スマートファクトリーをわかりやすく解説！製造業のDXを進めよう

製造業に携わっていて、スマートファクトリーをどのように実現したら良いのか悩んでいる方や、実際にうまく実現させている事例を知りたいという方はいませんか。スマートファクトリーは製造業のDXを進め、グローバル市場で日本の競争力を強化していくために重要な取り組みとして、経済産業省を中心に国内でも推進されています。製造業でまだスマートファクトリーの実現ができていないなら、早く実現できるように進めていく必要があるでしょう。

この記事では、以下の内容を中心にスマートファクトリーについて詳しく解説していきます。

• スマートファクトリーの概要
• スマートファクトリーを取り入れる5つのメリット
• スマートファクトリーを取り入れた企業の事例
• スマートファクトリーの導入の流れや注意点

スマートファクトリーの理解を深めたい、これからスマートファクトリーを実現したいという方はぜひ参考にしてください。

スマートファクトリーの概要

スマートファクトリーとはそもそもどのようなものでしょうか？ここでは意味や従来の工場との違い、経済産業省の取り組みなど、スマートファクトリーの概要について詳しく解説していきます。

スマートファクトリーとは

スマートファクトリーとは、最新のテクノロジーとデジタル化を活用した工場の新しい形態です。IoT（Internet of Things）やビッグデータ分析、AIなどの技術を活用して、リアルタイムでデータを収集し、そのデータを分析してプロセスを最適化することができるのが特徴です。

新しい製品の導入や生産ラインの調整などの変更も迅速に行え、柔軟性が高い生産を実現します。さらにAIやロボットなどの技術を活用することで、さまざまな業務を自動化し、労働力の確保や人件費の削減も可能にします。

従来の工場では、データの収集や分析が十分に行われていないケースが多く、生産性の向上や品質の改善に限界がありました。また、生産計画は事前に立てられたものをベースに行われるため、市場の変化や顧客のニーズに迅速に対応することも困難でした。しかし、スマートファクトリーではデータの活用やデジタル化などを通して、従来の工場とは一線を画す生産性や品質の向上を実現できるようになったのです。

スマートファクトリーへの社会の関心も高まっていて、実現に必要となるシステムや設備、技術や製品などを展示公開する「スマートファクトリーJAPAN」や「スマート工場EXPO」といったイベントも大規模に毎年開催されています。

経済産業省の「 スマートファクトリーロードマップ 」とは

スマートファクトリー化は世界中で進んでいますが、日本でも推進されています。経済産業省は、2017年にものづくりのスマート化における指針を示した「ものづくりスマート化ロードマップ」を公表しました。このレポートでは、日本がグローバルな競争⼒の強化に向けてIoTやロボットを活⽤した「ものづくりのスマート化」、つまりスマートファクトリー化を早く実現することが重要であることが言及されています。

一方で製造業の企業は、スマート化に向けた戦略⽴案をなかなか自力で進められないという課題を抱えていることから、レポートではスマート化の方向性やレベルを整理し、示しています。レポートではスマート化を実現するためのステップをロードマップとして明らかにし、各レベルに到達するために克服すべき課題や成功のポイントの整理もしています。そうすることで、企業が「ものづくりのスマート化」を進められるようにという狙いがあります。

スマートファクトリーとDXの違い

DX（デジタルトランスフォーメーション）とは、デジタル技術やデータの活用を通して、経営戦略や組織文化を変革し、企業価値や競争力を高めるための取り組みです。スマートファクトリーは、製造業においてデジタル技術を導入し、生産プロセスを最適化して、生産効率や品質を向上させるためのDXの一部として捉えられています。

また、スマートファクトリーは、製造業においてDXの基盤となる取り組みとしても位置づけられます。データの収集・分析・活用を実現するためには、IoTやAIなどのデジタル技術を導入し、製造部門のITインフラを整備する必要があります。これらの取り組みは、製造業DXを推進する上で不可欠であり、スマートファクトリーは、その実現に向けた第一歩と言えるでしょう。

スマートファクトリーを取り入れる5つのメリット

スマートファクトリーを取り入れることで具体的にはどのようなメリットがあるのでしょうか。以下で5つのメリットを詳しく解説します。

生産性が向上する

スマートファクトリーでは、センサー、IoTデバイス、自動化などの先端テクノロジーを活用して、生産プロセスを最適化できます。例えば、生産ラインに組み込まれたセンサーでリアルタイムにデータを収集し、生産プロセスがうまくいっているのかモニタリングできます。さらにこのデータは高度な分析にかけられ、故障の兆候や品質の問題を素早く特定し、即座に対処することも可能です。

また、単純で反復的なタスクはロボットや機器によって自動化しやすく、その結果、効率的に業務の実行が可能になり、生産労力の削減や作業速度の向上が実現します。このように、スマートファクトリーの導入によって生産性を飛躍的に向上することができます。

品質向上につながる

スマートファクトリーではデータ分析によって、製品の製造における最適な条件やパラメーターを特定し、それにもとづいてプロセスを最適に調整できます。例えば、ある製品を作るための材料の適切な温度や圧力を設定すれば、製品の一貫性を高めることができ、品質の向上につながります。

また、スマートファクトリーでは不良品の早期発見もしやすくなります。例えば、センサーによるデータの継続的な監視によって、製品の製造中に問題が検出されれば、製造プロセスが自動的に調整され、不良品の発生を防止することができるでしょう。これによって、不良品率が低下し、製品の信頼性と品質が向上します。このように、スマートファクトリーの導入は品質管理をしやすくして不良品の削減に貢献し、品質全体の向上につながるのです。

コスト削減になる

スマートファクトリーの導入によって、多くのコスト削減が可能です。例えば、労働力コストが削減されます。自動化ロボットが製造ラインのシンプルな作業を担当することで、労働者は高度なタスクに専念でき、人件費を低減できます。また、スマートファクトリーでは、リアルタイムのデータ分析によって、材料の適切な利用と在庫の最適化が実現され、無駄を減らして生産コストを低減します。

さらに、予知保全技術の活用によって設備の故障を事前に予測し、計画的なメンテナンスを行うことも可能です。すると、修理コストや生産の停止時間を減少させることにもつながるでしょう。このように、スマートファクトリーの導入は企業にとってコスト削減のメリットをもたらします。

安全性が向上する

スマートファクトリーでは例えば、自動化ロボットが危険な作業を担当することによって、従業員はリスクのある環境から解放されます。また、ARやVR技術を用いてトレーニングをすることで、安全な作業環境で作業者に手順を指導することも可能です。

さらにセンサーや監視システムによって、異常を早期に検出しやすくなり、火災やガス漏れなどの危険を未然に防ぎやすくもなります。他にも機械や設備の故障を事前に予測し、計画的なメンテナンスを行う予知保全技術によって、突発的な故障からくる危険を避けやすくもなるでしょう。これらの要素により、スマートファクトリーは安全性を向上させ、労働者や設備などの資産を保護して、労働災害のリスクを低減します。

競争力が高まる

スマートファクトリーの導入により、企業の競争力を高めることが可能です。例えば、自動化による生産効率の向上によって、製品を効率的に生産し、競合他社より速く市場に提供できるようになれば、他社よりも市場で優位になるでしょう。

また、スマートファクトリーによって品質管理が向上し不良品率が減ることで、より信頼性の高い製品を提供することが可能になり、市場での競争力が高まります。さらに在庫の最適化によって資本を節約することで、需要の変動に柔軟に対応できるでしょう。これらの要素が合わさり、企業は市場で競争優位性を築き、競合他社に対抗する力が増大します。

スマートファクトリーを取り入れた企業事例

以下ではスマートファクトリーを取り入れてうまくいった企業の例を紹介します。スマートファクトリーによってどのような課題をどう解決しているのか、参考にしてみてください。

三菱電機株式会社の事例

三菱電機株式会社は、FA技術（Factory Automation技術）とIT技術を組み合わせ、生産ラインや検査などの工場プロセスの自動化を促進しようとしました。そして工場内のデータを収集・分析・活用するスマートファクトリー化を実現するための「e-F@ctory」 というソリューションを開発しました。

この取り組みの背景には、自社の主力製品である工場自動化機器（FA機器）を連携させ、工場内に眠っていたデータの有効活用、コスト削減、品質向上への期待がありました。さらに、ネットワーク技術の進歩により、機器同士を連携させるインフラが整備されたことも背景にあり、 「e-F@ctory」の実証を行うため自社モデル工場でスマートファクトリーの導入を決断しました。

「e-F@ctory」 により、生産現場の情報とITシステムを連携させ、製造プロセスからリアルタイムで情報を収集可能になりました。そしてエッジコンピューティングを活用してリアルタイムにデータを分析・活用する仕組みが構築されました。これにより、生産性の向上やコスト削減が実現し、エンジニアリングチェーンとサプライチェーンを一体的に把握し、ものづくり全体の効率化が図られたのです。

出典：経済産業省｜製造業DX取組事例集

ヤマハ発動機株式会社の事例

ヤマハ発電機株式会社は、競争力を高めるために「理論値生産活動」と「製造DX技術」を組み合わせ、工場で新しいアイデアを使って効率的に製品を作る方法を考えました。具体的には、不良品を減らすために製造中に機械の監視をリアルタイムで行い、自動運搬車を使って物を運ぶ方法を開発しました。

この取り組みを通じてスマートファクトリーを実現し、新しいアイデアを使って製品を作る「Value Innovation Factory」という概念を採用しました。そして、製品を作るのにかかるコストを減らすだけでなく、お客様の期待を超えた満足感を提供することを大切にしています。そのために、お客様にとって価値のあるプロセスにリソースを集中し、無駄なプロセスを減らす「価値工程」と「無価値工程」の分類を活用しています。

さらに、デジタル技術を使って製造プロセスを高効率化し、製造現場でのDX人材の育成にも力を入れています。グローバルな経営判断をするためにグローバル製造委員会を設立し、製造プロセスを改善し、お客様の信頼と満足度を向上させる取り組みを進めています。

出典：ヤマハ発動機｜統合報告書2022

スマートファクトリーの導入の流れ

スマートファクトリーを導入するにはどのような流れで進めると良いのでしょうか。以下の5つのステップに沿って解説します。

1. ビジョンと戦略の設定

最初に、スマートファクトリーのビジョンを明確にし、DXを通じて達成したい目標と成果を設定しましょう。このビジョンは経営陣から従業員まで共有されることが大切で、プロジェクトの指針となります。

2.デジタルインフラの整備

スマートファクトリーを実現するために必要なデジタルインフラストラクチャを整備しましょう。高速なデータ通信環境、センサーネットワーク、クラウドストレージなどが含まれます。

3.データの活用と自動化をする。

データの収集、分析、活用のプロセスを確立しましょう。センサー技術やIoTデバイスを導入し、リアルタイムデータを収集し、生産プロセスを最適化します。自動化技術やロボティクスを活用して、作業の自動化を推進します。

4.セキュリティの確保

デジタルデータとシステムのセキュリティを確保するため、適切なセキュリティ対策を実施しましょう。データの保護とプラントのセキュリティを確保し、サイバーセキュリティを強化します。

5.トレーニングと改善

従業員に新しいテクノロジーやプロセスのトレーニングを行って、スキルを向上させましょう。また、継続的な改善プロセスを導入し、データにもとづいた意思決定とプロセスの最適化を実施します。

スマートファクトリー導入にあたっての注意点

スマートファクトリーを導入するにあたっては、DX推進でも必要となるDXリテラシーが求められます。

スマートファクトリーでは大量のデータが生成されます。まずはデータの価値を理解するとともに、そのデータをきちんと活用するためにデータを適切に収集、解析し、意思決定に活かせる能力が求められます。

具体的には、例えばデータを収集するセンサー技術やIoTデバイスの理解や運用の能力があります。また、データの整理・分析などでは、クラウドベースのソリューションやソフトウェアプラットフォームが使用されることがあるため、クラウドの理解や適切なソフトウェアの選定・カスタマイズできる力も必要です。さらに分析には、機械学習やAIを活用する能力や、データから洞察を得たり、予測モデルを構築したりする力が求められるでしょう。

また、DXプロジェクトではデジタルデータとシステムのセキュリティが極めて重要です。サイバーセキュリティの基本的な理解と、セキュリティ対策の実施も必要となります。

このようにスマートファクトリーを進めるには、デジタル技術やデータ活用の知見とともに、それらを使いこなして自社や顧客の課題を解決していくDXリテラシーが必要となります。DXに関するリテラシーがなければスマートファクトリーを効果的に運用するのは難しいでしょう。組織内で従業員を育成し、専門知識を持つ人材を確保することが成功の鍵となります。

製造業のDX化を進めよう

スマートファクトリーはIoTやAIなどの先進技術を活用して、生産現場のあらゆるデータを収集・分析・活用し、生産性や品質、安全性の向上を図りながら製造業の課題解決を図る新しい工場の形態です。これは、従来の工場の形態を変革し、グローバル市場での競争力を高めていくDXの取り組みの一部でもあります。

スマートファクトリーの実現を進めていくためには、センサー技術やIoTデバイスといった最先端の技術やデータ活用の知識を理解して、それを使いこなせる力のあるDX人材が求められます。STANDARDでは、DX事業戦略策定や事業戦略にもとづく企業ごとのDX人材像の定義から育成カリキュラム策定などを含んだ、DX人材育成計画ソリューションの｢DX人材プランニング｣を提供しています。

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