近年、工場におけるIoT（Internet of Things）の導入が注目されています。
IoTを工場に導入することで、生産性の向上や生産プロセスの効率化、故障の予知・保全など、さまざまなメリットが期待されます。
とはいえ、IoTの導入にはさまざま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と考えている方も多いのではないでしょうか？
そこで今回は、工場にIoTを導入する3つの方法をご紹介します。
目次
そもそもIoTとは？
IoT（Internet of Things）とは「モノのインターネット」を意味し、さまざまなデバイスや機器がインターネットを介して相互に通信し、データをやり取りする技術を指します。
つまり、IoTは物理的な世界にインターネットのようなネットワークを拡張し、さまざまなデバイスをつなげ、情報を収集・処理・共有することで、幅広い領域で革新的なサービスや機能を実現する技術です。
具体的には、センサーやアクチュエーターを含むさまざまなデバイスがインターネットに接続され、リアルタイムのデータ収集や制御が可能になります。
これにより、生産ラインのモニタリング、スマートホームの自動化、社会のインフラ管理、医療機器のリモートモニタリング等、さまざまな応用が実現されます。
IoTの基本的な仕組みは、デバイス間やデバイスとクラウドサーバーの間での通信です。
センサーからのデータ収集、クラウド上でのデータ処理、そして応用ソフトウェアやアプリケーションを通じたデータの利用などが含まれます。
導入すべきIoT技術
以下のトレンドや技術を工場に導入することで、生産効率の向上や競争力の強化、革新的な製品の開発など、さまざまなメリットを得ることができます。
- Edge Computing（エッジコンピューティング）
エッジコンピューティングは、データ処理や分析をセンサーやデバイスに近い場所で行う技術です。
これにより、リアルタイムでのデータ処理や低遅延の情報提供が可能になります。
工場では、生産ライン上でのリアルタイムデータ処理や予知保全などに活用されています。
- ai（人工知能）と機械学習
AIと機械学習の技術は、工場におけるIoTデータの解析や予測に革新をもたらしています。
例えば、異常検知や生産ラインの最適化、製品品質の向上などに活用されています。
これにより、生産プロセスの効率性が向上し、コスト削減や競争力の強化につながります。
- 5Gテクノロジー
5Gテクノロジーの普及により、工場内の通信速度や帯域幅が大幅に向上し、大容量のデータを高速で処理できるようになります。
これにより、IoTデバイスやセンサーの接続性が向上し、リアルタイムのデータ収集や分析が可能になります。
- セキュリティ対策の強化
近年、IoTデバイスやネットワークのセキュリティ対策がますます重要になっています。
工場では、センサーデータや生産ラインの制御システムなど、重要な情報がIoTによって収集されるため、セキュリティの強化が不可欠です。
代表的なIoTの３つの導入方法
製造業がIoTを導入する方法とそれぞれの特徴をご説明します。
単一機能パッケージ型
単一機能パッケージ型は、少量のデータをインターネットに送信し、見える化や業務の効率化を実現するための方法です。
これは、月額課金制のサービスもあり、導入が比較的容易です。
この方法は、既存の設備や機器に専用のセンサーを後付けし、そのセンサーが収集した情報を可視化または自動化するソフトウェアや製品を指します。
たとえば、信号灯の情報を収集して可視化する、または重量計による在庫減少時の自動発注などがこれに該当します。
これらの製品は、特定の問題を解決するのに役立ちますし、ITに詳しくない人でも簡単に導入できるように設計されています。
しかし、この方法のデメリットとしては、拡張性が限られていることが挙げられます。
これらのパッケージが将来的にシステムの中心となってしまうと、スマート工場化の障害となる可能性があります。
また、自社で開発する場合と月額課金で支払い続ける場合とを比較し、どちらがコスト面で有利かを考慮することも重要です。
インフラパッケージ型
インフラパッケージ型は、センサーが同梱されていないものの、さまざまな設備に対応するソフトウェアです。
このタイプのソフトウェアは、生産管理パッケージの拡張機能として販売されることもあります。
一般的には、最初にライセンスを購入してシステムを稼働させることが多いです。
IoTインフラパッケージ型は、単一機能パッケージ型と異なり、さまざまな工場でIoTを導入しやすく、拡張性を考慮したパッケージです。
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あり、さまざまな種類の設備と接続し、データを収集・可視化するものを指します。
これには、SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition ）”スキャダと呼ばれる産業制御システムが含まれます。
SCADAを使用する理由として、すべての設備を一元管理できるため、見える化や自動制御が簡単に行えることが挙げられます。
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。その理由を３つご説明します。
理由１ 私がFA・IoT化を推進した経験
私は、長期間にわたりSCADAを活用したFAシステム・見える化システムを設計・構築し、グローバル展開してきました。
SCADAを使用した理由は、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ことができるためです。
工場スタッフからも高い評価を受けており、1つのシステム(SCADA)からさまざまな設備のIoTデータをダウンロードすることが可能です。
また、システム化されていない情報もここから取得し、実態を把握できます。
例えば、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可能です。
理由２ 工場・工程・設備のIoT化ルールの統一
IoT化は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。
各設備・工程・工場で独自にIoT化すると、最終的には保守が困難な状態になります。
その結果、IT保守費用やITシステム開発時の費用が増大し、無駄な費用が発生する原因となります。
SCADAを使用して、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、工場展開時には同一ルールで安価に横展開することができます。
理由３．開発エンジニアの確保がしやすい
現在、IoTエンジニアはIT業界でもまだまだ少ない状況です。
特にスマート工場に精通したエンジニアは更に少ないでしょう。
しかし、SCADAを使用すれば、工場や設備の専門知識がなくても、ITエンジニアが設備や工程を意識せずに開発を行うことができます。
その結果、エンジニアの確保が容易になり、開発費用の削減にも効果を発揮します。
自社開発
自社開発とは、自社内でIoTシステムの開発を行う方法です。
この方式は、さまざまな要件に柔軟に対応できる一方で、開発コストが増大する可能性もあります。
システムの維持や保守は、社内またはソフトウェアベンダーで実施されます。
自社開発型では、IoT受信機能から見える化システムまで、すべての開発作業を自社内で行います。
メリットとしては、自社で開発するためにシステムを柔軟に改修・調整できることや、パッケージに依存しないシステムを構築できるため、長期間の稼働が可能です。
さらに、ベンダーに依存せずに自社で推進するため、導入を短期間に行ったり、仕様を柔軟に調整することも可能です。
ただし、自社開発には注意が必要です。
通信仕様が独自規格となるため、後から外部のベンダーによる改修を行う際には、独自仕様の理解や教育が必要です。
また、自社開発のためのITスタッフを雇用する場合は、初期教育コストが発生します。
この方法は、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有効ですが、人材育成などの観点から敷居は高いかもしれません。
IoT導入のメリット・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き、IoT化する対象の重要度や費用対効果、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。
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
まとめ
今回は、工場にIoTを導入する3つの方法をご紹介しました。
それぞれのメリット・デメリットを確認し、自社の状況と照らし合わせたうえで、適切な方法を選択してくださいね。
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