製造業・スマートファクトリー

スマートファクトリーとは、可視化による生産性改善だけでなく、設計から製造、保守までのビジネスプロセス全体の変革の両面を見る「DX」を行った工場のことだ。
昨今、スマートファクトリーは、工場の最適化にとどまらず企業全体の取り組みに広がっている。

そこで、本記事では、製造業におけるスマートファクトリーの基本と事例、利用可能なツールなどを紹介する。

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製造業においてスマートファクトリーが必要な理由

製造業においてスマートファクトリーが必要な理由は、日々の現場の生産性改善が重要である、ということはいうまでもない。一方で、日々の生産性改善に対する取り組みはこれまでも行ってきた。

しかし、昨今の製造業が置かれれている状況は、「少子高齢化に伴う深刻な人手不足」や、「第三国の大きな進展」、「既存設備があるため、最新鋭の設備に置き換えることができない」といった課題が山積みな状態だ。その一方で、競争力のある製造業をどのように作っていくかということが、国をあげての命題となっている。

特に、第三国の進展に関しては、製品価格が何割も安い状況があるものもあり、そう言った場合、全体のコストから見ると、現場の生産性改善が全体のコスト削減に繋がっているとは言えないのだ。

そこで、生産現場の生産性改善にとどまらず、在庫の最適化や歩留まり率の削減、工場内のロジスティクスの最適化や、エネルギーに関するコスト削減など、広範囲なスマート化が必要とされている。

製造業におけるスマートファクトリー

スマートファクトリーは、主に工場のIoTについて語られる場合が多い。

生産性改革や、生産現場の改善については、これまでもさまざまな施策が実施されてきた。その上で、工場のIoTを行うメリットは何があるのだろうか。

もちろん、IoTやAIといったデジタル技術を活用することで、さらなる生産性改善が実現され、その結果社会問題ともなっている人手不足の問題も解消されるかもしれない。しかし、スマートファクトリーの価値はそれだけではない。

インダストリー4.0の文脈では、必ずしも工場だけにフォーカスせず、設計、製造、物流などプロセス全体をデジタル化(デジタライゼーション)することで、個々のプロセスにおける現実世界の状態をデジタルにコピーして「デジタルツイン」を構成する。その結果、デジタルツイン上でのシミュレーションを行うことができるようになる。

これまでであれば、設計のために3D-CADの図面を作った後、工場での製造可否やラインの組み直し、他工場への依頼など、製造までに時間がかかることが多かったが、デジタルツイン上で製造可否をシミュレーションすることができるので、その時間が圧倒的に短縮することができる。

現在、製造プロセス全体のデジタライゼーションのみならず、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も登場している。

スマートファクトリーのメリット

スマートファクトリーのメリットは以下の通りだ。

製造工程の見える化

生産性改善のためによく行われるのが、製造工程の見える化だ。

ライン全体、工程単位など、さまざまな単位での見える化が行うことができれば、工程毎、ライン毎の生産性改善が可能となる。

産業機械の動作状況なども取得可能にあったり、カメラなどを活用して人の動きが把握できるようになってきたり、アナログセンサーのデータを取得することも可能となってきていることから、工夫次第では現場の可視化はかなり細かく可能となる。

技術継承

少子高齢化が進む中、なりて不足の問題と、匠の技術と呼ばれる長年の培った高度な技術を持つ技術者の継承問題が顕在化している。

そこで、作業の内容や、仕上げの品質確認など、さまざまな工程においてデジタル技術の利用が進んでいる。

例えば、産業機械を動かす際、産業機械から発せられる音に着目して、音の変化するところで作業内容を変えると言った、熟練技術者でないとわからない細かな変化を言語化し、IoTを活用してデータ取得することで、匠の技術を可視化し、後継者育成に活用するという動きがある。

今後ますます深刻化する人不足、そして経験が浅い技術者を活用していかざるを得ない中、技術継承をおこなうだけでなく、自動化も視野に入れていく必要がある。

ロジスティクス改善

生産性改善を考える時、製造を行う工程に関してはこれまでも十分行ってきたという企業でも、その周辺に関しては改善余地がある場合が多い。

その一つが工場内のロジスティクスの改善だ。

倉庫と現場までの導線がよくなかったり、人が行うことが多いなどさまざまな導線の改革がある。最近、AGVと呼ばれる、自動搬送機が登場し、ロジスティクス改革も進んでいく流れとなっている。

未来予測

生産現場の状態を取得するようなIoTデバイスを取り付け、現実世界の状態を把握することで、製造の現場をデジタル空間上にコピーすることができれば、デジタル空間上で現実世界でおきるであろう変化をシミュレーションすることができるようになる。

例えば、生産設備の配置を改善するといったとき、実際に人の稼働領域がどうなのか、生産性が悪化することはないか、単位時間あたりの生産数がどう変化するか、などさまざまな未来予測が可能となるのだ。

製造業で使われる機器

生産現場可視化の基本

生産現場を可視化する際の、基本と事例を紹介する。

事例

製造業におけるスマートファクトリーの事例について参考になりそうなものを中心に紹介する。

ノウハウ

製造業におけるスマートファクトリーのノウハウを紹介する。実際に導入をする際、参考にして欲しい。

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