2022年現在、労働人口の減少といった社会事情に加え、感染症のまん延や政情不安など国内の産業を取り巻く環境は厳しさを増すばかりです。特に社会の根幹となる製造業の現場では、各種の要因による大きな影響を受け、経営継続が懸念される企業も少なくありません。スマートファクトリーは、そうした課題解決の大きな柱となることが期待されています。ここではスマートファクトリーの基本的な知識と実現のメリット、課題について解説していきます。
スマートファクトリーとは？
初めにスマートファクトリーの概要と、今、注目されている背景を解説します。
スマートファクトリーの概要
スマートファクトリーは、ドイツの最先端技術を駆使した国家プロジェクト「インダストリー4.0」を通じて登場したことばです。内容的にはIoTやAIなどの先進技術を用い、デジタルデータを基にした業務管理を実現する工場を指します。スマートファクトリーでは、技術の力により業務プロセスを改善、品質を維持しながらコストの抑制、製造の時間短縮を継続的に実施し、稼働の効率化を実現する工場として期待されます。
日本国内でも2017年には経済産業省により「スマートファクトリーロードマップ」が公表されており、「ものづくりのスマート化」の有効性が示されています。スマートファクトリーロードマップの中では、スマート化によって達成が期待される以下の7つの目的があげられています。
- 品質の向上
- コストの削減
- 生産性の向上
- 製品化・量産化の期間短縮
- 人材不足・育成の対応
- 新たな付加価値の提供・提供価値の向上
- その他：リスク管理の強化
スマートファクトリーについては、以下の記事でも解説しています。併せてご覧ください。（関連記事：物流機器の今 ICTと物流機器| 株式会社トヨコン)
スマートファクトリーが注目される背景
スマートファクトリーが注目される背景となっているものとしては、以下のような要因があげられます。
- 製造業における人材不足の深刻化
十分な労働力の確保が難しい今、自動化や効率化を進めることにより生産性を低下させずに事業を継続していく必要があります。
- 育成課題
熟練者の高齢化が進行する中で、継承者となる若手の能力開発の遅れが課題となっています。技術継承を図るための対策が求められます。
- 激化する国際競争
市場のグローバル化に従い、厳しい価格競争を勝ち抜くためにも生産のスピードアップが必要です。
- 先の見えない社会環境
現代は、VUCA「Volatility：変動性」「Uncertainty：不確実性」「Complexity：複雑性」「Ambiguity：曖昧性」の時代といわれています。
リアルタイムで見ても、新型コロナウイルスによる世界的な社会状況の変化は止まりません。国内では毎年のように自然災害が頻発し、世界レベルでは情勢の不安定化が深刻です。先読みが難しい変化に対応し続けるためには、常に安定した生産量と柔軟な対応力をもつことが重要となってきます。
スマートファクトリー実現のメリット
スマートファクトリーを実現することで得られるメリットとしては、以下のような効果が期待されます。
- 生産状況の可視化
生産ライン・各工程・作業員・設備・材料などの可視化が可能となり、稼働状況を常に正しく把握できます。センサー、カメラ、携帯端末から集められる情報を、ネットワークを通じてリアルタイムで共有できるうえ、自動的にデータが蓄積していきます。
- データを基にした工程・設備の最適化
上記で収集されたデータを分析し、合理的な工程の設計、設備配置の見直し、生産量の調整が可能です。さらなる生産性向上に向けた取り組みが継続します。
- 人材不足の解消・技術継承
人手で行っていた単純作業・監視やカウント・確認作業などを自動化。また熟練者の技術のデータ化による再現で、技術継承が容易になります。
- 拠点の連携強化
工場同士、倉庫、物流拠点などでデータを共有、製造から配送までの最適化を実現できます。拠点同士の連携を高めることで、製造から物流までのフローの円滑化が図られます。
スマートファクトリー化における課題と対策
スマートファクトリーを実現する上での課題と、その対策を解説します。
スマートファクトリーに関する課題
- 現場の理解不足
スマートファクトリーへの理解が浸透していないことで、現場からの抵抗が生じる恐れがあります。実施においては現状の把握を丹念に行い、現場の声を吸い上げ、今ある課題の解決策としてスマートファクトリーが受け入れられるよう進めていくことが大切です。オペレーションについての研修会を現場ごとに実施し、スマートファクトリーの全体像も含めて理解できるよう図ります。
- デジタル化の遅れ
古い機器や設備はAIやIoTが利用できません。データ取得を前提としていない設備が多いと、ネットワーク化が困難です。スマート化にあたっては環境整備にかかるコストが大きなネックとなります。主軸となる生産ラインの一部スマート化から始めるといった、段階的な検討が求められます。また「スマートファクトリー促進支援事業補助金」「スマートものづくり支援」など、国の援助を受けて行うという選択肢もあります。
- 導入範囲の見極めが難しい
スマートファクトリー実現のためのデバイス・機材の導入において、経験や知識に乏しく、最適な選択が難しいという課題もあります。既存のシステムが各工場や業者によって異なるため、一律の判断基準がないというのが現実です。スマートファクトリー実現をサポートする支援サービスを活用し、計画段階からアドバイスを受けるのが有効策となります。
- 目的や目標を明確化し構想を策定する
経営層がスマートファクトリーへの理解を深め、目的を定めた上で強い意志をもって取り組みを開始することが重要です。目的の優先順位を定め、投資効果が数値化できるレベルや部門から着手していきます。
- トライアルを行う・短サイクルでのPDCA
最終的な全体像を踏まえつつ、段階を追って導入を進めます。初期の段階では機能を絞り込んだスモールスタートとし、結果を見ながら各時点で進行の判断をしていきます。 - トライアルを基にした分析から導入拡大を検討
トライアルを繰り返しながら、成功した方法での導入拡大を進めていきます。導入効果を広く共有することで、現場で働く従業員の理解も得られやすくなります。
実現に向けた対策（ステップ）
- 目的や目標を明確化し構想を策定する
経営層がスマートファクトリーへの理解を深め、目的を定めた上で強い意志をもって取り組みを開始することが重要です。目的の優先順位を定め、投資効果が数値化できるレベルや部門から着手していきます。
- トライアルを行う・短サイクルでのPDCA
最終的な全体像を踏まえつつ、段階を追って導入を進めます。初期の段階では機能を絞り込んだスモールスタートとし、結果を見ながら各時点で進行の判断をしていきます。
- トライアルを基にした分析から導入拡大を検討
トライアルを繰り返しながら、成功した方法での導入拡大を進めていきます。導入効果を広く共有することで、現場で働く従業員の理解も得られやすくなります。
スマートファクトリーの事例
スマートファクトリー導入の成功事例を紹介します。
情報機器を主体に製造する電機メーカー「バーチャル・ワンファクトリー」
この会社では、埼玉県と静岡県の2拠点において、2つの工場を仮想的に1つの工場に融合していく取り組みを実施。「部門間融合」「生産融合」「試作プロセス融合」「IT融合」の4つからなる施策を推進していきました。2つの工場の生産高の合計規模を維持しながらコスト削減に成功。また、2工場間の人材や技術の交流の活発化などによる効率化が実現しました。
空調機・化学製品メーカー「海外における熟練者の技能継承」
この会社で、広く海外市場への進出を行う上で、グローバル化を進めるに当たり課題となったのが、海外工場での熟練技術者不足でした。解決方法として、国内外の多数の拠点で同一品質を実現するためのスマートファクトリー化を推進。作業工程のデジタル化と作業評価システムを開発し、熟練技術者の動きを計測・解析を実施しました。
技能とノウハウのデータ化により、後進が熟練技術者の技術を的確に学ぶことができるようになり、海外拠点においても国内と同品質の作業が可能となりました。さらに、多様化するニーズや短期化するリードタイムに対応しながら生産効率を高めるため、スマートファクトリーによるさまざまな取り組みを進めています。
制御盤・分電盤のメーカー「モニター上にデジタル図面を表示」
精密図面をもとにした作業の多いこの会社では、スマート化により回路図面と配線の図面のデータを融合して配線図データを作成するシステムを開発。従来は紙図面で回し読みしていた情報を、製造現場のモニター上にデジタル図面として表示できるようにしたことで、同時に共有できるとともに細部の拡大も容易となりました。同時に仕様や作業指示などの情報を示すことも可能で、認識の齟齬も回避できます。
さらに一部作業の機械化を行ったことで生産性が向上。必要な作業が明確化され、技能習熟度に応じた柔軟な分業体制および進捗管理が可能となりました。また作業が標準化されたことで、日本の制御盤メーカーの進出が少ない新規海外拠点への進出と市場参入も果たしています。
まとめ：スマートファクトリー化に向けた独自の検討が必要
スマートファクトリーにより、製造現場が抱える多様な課題を解決することが期待できます。一方でデジタル化が進んでいない中小企業には、ハードルが高そうに感じられるかもしれません。しかし、現状を打破するためには、最新技術を取り入れた自社なりの取り組みを前向きに進めていく必要があります。まずは目標を定めて手の届く範囲で試行を重ね、スマートファクトリーの実現を目指しましょう。
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参考：
