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工場にIoTを導入する3つの方法
今回は、IoT導入の具体的な方法をご紹介します。
もし、記事中の不明点や実務上の悩みなどがありましたら、
何でも構いませんのでお問い合わせ頂ければ幸いです。
IoTを導入したい！と思って、
「製造業 IoT」とでインターネットで検索しても、
様々なパッケージや概要的な話が多く、どれを選べばよいか判断が難しい、まず何からやっていいのか分からないのではないでしょうか？
そんなあなたのために、今回は製造業の皆様が工場にIoTを導入するための、
方法と手法を解説してまいります。
代表的なIoTの３つの導入方法
製造業がIoTを導入する方法は大きく分けて3パターンがあります。
- 単一機能パッケージ型
単一または少数のデータをインターネット上に送信し、簡易的な見える化や単一業務の効率化を行う。月額課金制等のサービスもあり、導入がしやすい。 - インフラパッケージ型
センサー同梱でないものの、様々な設備に対応できるよう設計されたソフトウェア。他の生産管理パッケージの拡張機能として販売しているケースもあります。最初にライセンスを購入して、システム稼働させる場合が多いです。 - 自社開発型
自社でIoTシステムの開発を行う方式。
様々な方式に対応できる反面、要件によっては開発コストの増大も考えられます。
維持・保守は社内またはソフトウェアベンダーで実施します。
3つのIoT導入方法の具体的な特徴
単一機能パッケージ型
単一機能パッケージ型とは、“既存設備／機器等に対し、後付で専用のセンサー等を取り付け、そのセンサーで取得した情報を可視化 または自動化するソフトウェア・製品”を指しています。
「信号灯の情報を取得し、その情報を可視化する」や、「重量計による在庫減少時の自動発注」等がこの方法に該当します。
これらの製品は特定の問題を解決するために効果を発揮します。
その多くがIT技術に馴染みが無い方でも簡単に導入できるよう、取り扱いしやすいように作られています。
最初の一歩としては良いのではないでしょうか。
デメリットとしては、拡張性が乏しい場合が多いことです。
5年後・１０年後のありたい姿にこのパッケージがシステムの中心として存在してしまうと、スマート工場化の弊害となる場合もあります。
また、想定使用期間を考慮したうえで、
「自社開発した場合」と「月額課金で支払い続けた場合」を比較して、
どちらがコスト面で優位性があるかも検討ポイントです。
インフラパッケージ型
IoTインフラパッケージ型とは、上記の単一機能パッケージ型と異なり、様々な工場でIoTを導入しやすく、拡張性を考慮したパッケージとなります。
具体的には“工場内のIoTシステムの中核”となるパッケージで、様々な種類の設備と接続し、データを収集・可視化するパッケージを指し
下記の図のようなシステムになります。
馴染みのない言葉かもしれませんが、“SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition ）”スキャダと呼ばれています。
これは、産業制御システムの一種で、コンピュータによるシステム監視とプロセス制御を集中管理するものです。
海外では普及が進んでいますが、日本では徐々に普及が進んでいる状況です。
今後SCADAは普及が進んでいき、SCADAを中心としたシステム構築が行われていくでしょう。
ではなぜ、SCADAを中心にシステムを構築されていくと考えるのか。
その理由は３点あります。
理由１ 私がFA・IoT化を推進した経験
私は、このSCADAを用いたFAシステム・見える化システムを長期間 設計・構築し、グローバル展開してまいりました。
SCADAを使用していた理由は、すべての設備をSCADAと連携させることで、
比較的簡単に見える化や自動制御を組み込む事が可能だったためです。
工場スタッフ視点においても、１つのシステム(SCADA)から様々な設備のIoTデータをダウンロードする事ができるので好評でした。
システム化されていない情報もここから取得し、実態の把握できます。
プレス工程を例に上げれば、複数メーカーのプレス機の実績を
同一のデータとして、可視化することももちろん可能です。
理由２ 工場・工程・設備のIoT化ルールの統一
IoT化をただやみくもにすれば良いのではありません。
将来スマート工場を考慮したIoT化を進めるにはルールが必要です。
それぞれの設備・工程・工場で独自にIoT化すると、最終的には保守が出来ない状態になります。その結果、IT保守費用増大／ITシステム開発時の費用の増大など、無駄な費用が発生する原因となります。
SCADAを用いて、IoT開発ルールを統一すれば独自仕様でのIoT化を防止できます。
ルールに従って開発を行い、工場展開時は同一ルールで安価に横展開できます。
理由３．開発エンジニアの確保がしやすい
IoTエンジニアというのはまだまだ、IT業界でも少ないのが実情です。
特にスマート工場に精通したエンジニアで絞ればもっと少ないのではないでしょうか。
そのような状況下でもSCADAを使用すれば、例え工場や設備のことを知らないITエンジニアでも設備や工程のことを意識せず開発が出来るようになります。
その結果、エンジニアの確保がしやすくなり、開発費用削減にも効果を発揮します。
自社開発
自社開発型とは、これまでの記述内容と異なりIoT受信機能から見える化システムまで、すべて自社で開発する方法です。
メリットは自社で開発するのでシステムを柔軟に改修・調整できることと、パッケージ（ベンダー）に依存しないシステムを構築できるため、パッケージの廃盤など考慮せず長期間の稼働も可能です。
また、ただ、ベンダーに依存せずに自社で推進していくため、短期間での導入や仕様を柔軟に調整できる場合もあります。
注意しないといけないのが、自社開発ゆえに通信仕様が独自規格となってしまいます。
そのため、後から外注にて改修を行おうとしても、独自仕様のため教育が必要になる場合があります。
また、自社開発のためのITスタッフを雇用する場合も、初期教育コストが発生します。
明確な将来像を描いて本自社開発IoTシステムを構築する場合においては、この方法は有効です。ただし、スモールスタートといった観点から見ると、人材育成等を考えれば、敷居は高いでしょう。
IoT導入方法のメリット・デメリット
3つの方法には、それぞれメリット（導入に適しているケース）とデメリット（導入に適していないケース）があります。
3つの方法のメリット・デメリットをご覧いただいて、
IoT化する対象の重要度、費用対効果 及び 将来のあるべき姿を考慮したうえで、
どの選択を行うか判断しましょう！
自社にはどの方法が適しているのかを考える参考にしてください。
単一機能パッケージ型
メリット
- 工場全体の生産性と直接関係しない箇所の改善。
設備のサイクルタイム取得、在庫の減少情報など - 遠隔地の測定状態を把握したい場合
遠隔地の電力使用情報の取得、温度情報の取得など
デメリット
将来スマート工場を目指している。
具体的には各設備間の連動及び設備とマテハン間の連動を行いたい場合は、不向きな場合が多い
インフラパッケージ型
メリット
- 様々な設備／マテハンを連動させたい
- 生産管理システム、ERPシステムの拡張機能として存在する場合
- 工場に現場IT技術に精通したエンジニアがいない場合
デメリット - 単純な機能を実装したい場合
- 生産方法が設備主体でない場合
自社開発型
メリット
- 様々な設備を連動させたい場合
- 設備から生産管理システムまで、自社にとって最適な制御／連動を行いたい場合
- 工場の現場IT技術を理解できる人員がいる場合
- 高速処理必要な場合
- 要求仕様が複雑な場合
デメリット - 単純な機能を実装したい場合
- 現在から将来に至るまで、ITエンジニアを外注主体で進めたい場合
- 生産方法が設備主体でない場合
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