スマートファクトリーは、生産性・収益向上に期待できる取り組みのこと。
IoTやAIの活用による作業効率性の向上に期待でき、生産性・収益向上につながります。
また、工場のスマートファクトリー化は、省力化による人材コスト削減につながるため、慢性的な人材不足への対策としても有効です。
本記事では、スマートファクトリー化をスムーズに進めるために必要なスマートファクトリーの基礎知識を解説します。
国内企業がスマートファクトリー化した事例・導入時の課題とあわせてご覧ください。
スマートファクトリー（スマート工場）とは？【製造業の基礎知識】
スマートファクトリーとは、基幹システム・製造実行システム・生産設備などをネットワークで接続し、効率的なデータ管理のもとで生産性の向上を実現した工場のこと。
スマートファクトリーには、AI（人工知能）やIoT（モノのインターネット）などの技術が必要です。
IoT機器で収集したビッグデータをAIで分析し、生産する上で発生する課題を可視化し、解決へと結びつけます。
IoT機器とAIが正確性の高いデータを収集・分析し、より的確な課題認識と改善活動のサイクルが生産現場で実現されるため、工場・企業全体の収益率の向上につながるのです。
近年では、スマートファクトリーに関連する最新技術として「ローカル5G」に注目が集まっています。
ローカル5Gとは、地域の企業や自治体などが個別に利用できる5Gネットワークのこと。
5Gの超高速・超低遅延・多点同時接続などのメリットを生かして、より効率的な通信が可能になるため、スマートファクトリーの要となり得ます。
なお、スマートファクトリーは2011年にドイツが提唱した「インダストリー4.0」を具現化した工場でもあります。
インダストリー4.0の詳細はインダストリー4.0の基礎知識を解説！日本製造業に必要な対応とはをご覧ください。
IoTやAI活用だけではないスマートファクトリーの価値
スマートファクトリーはIoT機器・AIを活用し、作業効率化による生産性・収益性の向上が可能になる以外にも大きな価値を生み出します。
IoT機器・AIに仮想空間の活用を加えることで、製品設計・工場の製造可否・生産ラインの組み直しなどのシミュレーションができ、各プロセスの大幅な効率化が可能。
サプライチェーンを視野に入れたスマートファクトリーを構築するケースも登場しています。
スマートファクトリーは工場だけにフォーカスするのではなく、設計・製造・物流など生産に関わるプロセス全体を視野に入れることで、さらに高い価値を得られるでしょう。
製造業でスマートファクトリーが必要な理由とは？
製造業にスマートファクトリーが必要な理由は、おもに以下の3つです。
- 慢性化する人材不足対策
- グローバルな競争力獲得
- エネルギーをはじめとしたコスト削減
近年では製品価格の安い第三国もあり、グローバルな競争力の獲得には生産現場の課題解決による全体的なコスト削減が必須。
一方で、製造業を営む企業の多くは、これまでも日々の生産性改善に対する取り組みを実施してきました。
しかし、従来通りの手法のみでは、在庫や工場内のロジスティクス最適化、エネルギーをはじめとしたコスト削減は困難なのが現状です。
製造業が抱える課題を解決し、競争力を身に着けるために、より広範囲なスマート化が必要となったのです。
工場をスマートファクトリー化する5つのメリットとは？
工場をスマートファクトリー化するメリットは、以下5つです。
- スマートファクトリーは生産・作業効率が高い
- ムダなコストはスマートファクトリー化で削減可能
- 新製品開発・製造をスマートファクトリーで効率化
- 省力化をスマートファクトリーで実現、人材不足を解決
- 必要な技術はスマートファクトリーで継承可能
各メリットの詳細をみていきましょう。
メリット1.スマートファクトリーは生産性・作業効率が高い
スマートファクトリーの構築は、各種センサーを用いた工場の見える化が前提となっており、収集したデータの分析結果にもとづいた生産性・作業効率向上を実現します。
たとえば生産機器の故障事例を収集した場合は、設備の故障リスクを事前に予測可能となり、作業を中断するシーンが減少。
作業効率が落ちる心配がなくなり、生産性の向上につながるでしょう。
AI・IoTを活用するスマートファクトエリーでは、モバイル端末を利用したフレキシブルな作業指示体制の構築も可能なため、より高い生産性を維持できます。
メリット2.ムダなコストはスマートファクトリー化で削減可能
スマートファクトリーは製造現場や市場の需要データをもとに、未来の状況を予測できます。
より正確な需要予測が可能となるため、ムダのない生産計画を策定でき、在庫過多となるリスクも減少するでしょう。
さらに、スマートファクトリーで実現する正確な需要予測は、経営判断にも活用可能。
市場の動きを把握しやすくなるため、いつ・どこに資源を配分するかの判断が的確になります。
メリット3.新製品開発・製造をスマートファクトリーで効率化
ニーズの変化にスピーディに対応するには、製品の開発から製造までの期間を短縮する必要があります。
そして、製品開発・製造にかかる期間短縮のカギとなるのが、仮想空間上でのシミュレーションです。
仮想空間上でのシミュレーションを活用して、共用パーツを使用した製品を開発した場合、仕入れや作業指示書作成にかかる期間を短縮可能。
結果的に、製品の開発から製造までの期間が短縮でき、ニーズに合った製品のスピーディな提供が実現します。
メリット4.省力化をスマートファクトリーで実現、人材不足を解決
スマートファクトリーでは、使用言語・身体能力・作業熟練度・知識量など、人的リソースの特性をデータベース化できます。
データベースをAIで分析すると、どの従業員をどこに配置すべきかが可視化され、効率的な人材活用へとつながるでしょう。
人材配置が最適化された場合、作業効率の向上に伴う省力化に期待できます。
メリット5.必要な技術はスマートファクトリーで継承可能
熟練技術者の行動をセンサーで計測しデータ化することで、技術継承が容易になります。
他の従業員との違いを分析し、体系化した技能・ノウハウを共有したり、ロボットに学習させたりが可能となるためです。
工場のスマートファクトリー化は、体調不良による突然の休職や、加齢による退職などに伴う技術損失リスクの減少に期待できるでしょう。
【国内】スマートファクトリー事例2選
本章では、スマートファクトリー化した事例から、どのような課題が解決され、どのように変貌を遂げたのかを解説します。
技術継承を実現したケースや、コスト削減し生産性向上した事例から、自社が抱える課題解決のヒントを見出していきましょう。
事例1.スマートファクトリーで職人の知見・技術継承を実現
株式会社IBUKI（旧安田製作所）は、金型を製造している山形県の企業です。
スマートファクトリー化の目的は、長年蓄積した金型の技術継承です。
熟練技術者に見えている、射出成型中の樹脂の流れや金型挙動を、IoT技術を駆使した見える化に挑戦しました。
金型内に設置したセンサーで温度や圧力の変化をデータ化し、熟練技術者のスキル掌握と技術継承に成功しています。
株式会社IBUKIは、同時に勤怠管理・5Sチェック・材料在庫管理などもデジタル化し、工場全体を効率化。
6年間続いた赤字を脱却し、わずか1年という短期間での黒字転換を実現しました。
事例2.スマートファクトリーでコスト削減・生産性向上
株式会社ダイセルは化粧品原料・半導体に使用するポリマー・電流遮断器などを製造している企業です。
スマートファクトリー導入目的は、グローバルな競争力獲得と技能伝承の課題解決です。
株式会社ダイセルの生産革新は、必要性の確認・基盤整備・標準化・システム化の4段階に分けられ、工場内のデータは新たに建設した「統合生産センター」で一括管理。
生産性が3倍に向上し、作業負担は10分の1に減少するほどの成果を上げています。
スマートファクトリーの導入課題と解決策とは？
スマートファクトリーは、競争力獲得・生産性向上など、様々なメリットがある取り組みです。
しかし、スマートファクトリー化を推進する企業が少ないのはなぜなのでしょうか。
本章では、スマートファクトリーの導入課題と解決策を解説します。
1.スマートファクトリーの知識・能力活用が浸透していない
製造業は、伝統的な手法を重んじる傾向が強く、デジタル化が進んでいない分野です。
ITに関する知識がある人材の少なさもあり、製造を直接的に効率化できる機械よりも、データ収集・分析を重視したソフトウェアが活用されています。
新たな機械の導入は現場の抵抗感も強いため、海外に比較してスマートファクトリーの浸透が遅れている状態です。
課題解決には、スマートファクトリーに関する知識の強化や能力開発が必要でしょう。
2.IoTシステム・AIツール導入の判断が困難
IoTシステムやAIツールを導入する際は、ITを活用できる人材や各部門のスペシャリストが必要です。
なぜなら、一定以上の知識がなければ、導入すべきシステムや導入に適したベンダーの判断が困難なため。
スマートファクトリー化は、柔軟な観点からの意見が必要な上に、人材やデータを用いて推進するには大きな労力を要します。
たとえスマートファクトリー化を計画しても、人材確保の困難さや費用対効果が不透明となり、頓挫する可能性も否めません。
スマートファクトリー化を推進する際は、自社工場が抱える課題をいかに明確化するかが大きなポイントです。
課題が明確化されれば、解決後にどの程度の収益向上が見込めるのかが把握でき、費用対効果の判断材料になります。
工場のスマートファクトリー化を検討中の方へ
本記事では、スマートファクトリーの基礎知識に加えて、以下2つのポイントを解説しました。
- スマートファクトリーは企業が抱える課題の多くを解決できる
- ITリテラシーの強化でスマートファクトリー化をスムーズにできる
スマートファクトリーの実現には、多くの労力と知識が必要ですが、全てを自社でまかなう必要はありません。
当メディアを運営するチェンシージャパン株式会社は、スマートファクトリーに必要なERPのコンサルティングから、開発・導入までをワンストップで提供しています。
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