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生産設備に関する記事

スマート工場とは?メリットやスマート工場の実現方法について解説

長らく日本経済を支えてきた製造業ですが、近年では韓国や中国をはじめとする海外メーカーの躍進により、国際的な優位性は失われつつあります。
そのような情勢の中で、日本の製造業が競争力を取り戻すために目指す姿として、スマート工場(スマートファクトリー)という言葉をよく耳にします。しかし、実際にスマート工場というのがどのような工場なのかや、どんな課題を解決してくれるのかについて正しく理解できている人は少ないのではないでしょうか。

この記事では、スマート工場とは何かという定義を確認し、その上でスマート工場のメリットやデメリット、実現するための方法について考えていきたいと思います。

もし、スマート工場の実現に向けたコンサルティングを受けて、

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 生産性アップして売上を上げたい
  • 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
  • どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽に日本サポートシステムまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

もし、工場に画像処理を導入して、

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 検査レベルを高めて品質価値を高めたい

というご希望がございましたら、お気軽に画処ラボまでお問い合わせください。ルール型画像処理からAIによる画像処理まで、ご希望に対して幅広い対応が可能です。

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「画処ラボ」ではルールベースやAIの画像処理を専門エンジニアが検証。ご相談から装置制作まで一貫対応します。

1.スマート工場とは?今までの工場とは何が違う?

(1)インダストリー4.0

①インダストリー4.0とは

スマート工場という概念は、ヨーロッパの製造業大国であるドイツが提唱するインダストリー4.0から生まれました。インダストリー4.0とは、製造業のIT化を進める国家プロジェクトのこと。2011年に発表されたインダストリー4.0は世界各国に大きな影響を与え、日本でもこれを受けたソサエティー5.0が提唱されています。

②インダストリー4.0の設計原則

インダストリー4.0には、IT化を進めるにあたって、製造業各社が守るべき4つの設計原則があります。スマート工場がどのようなものかを理解する上で重要なポイントとなるので、みてみましょう。

・相互運用性(=IoTの活用)
機械、デバイス、センサーおよび人間が相互に接続し通信を行う

・情報透明性(=ビッグデータの収集及び分析)
相互運用性より得られた膨大な量の役立つ情報を、適切な決定を下すために提供して活用する

・技術的補助(=人と機械の協働)
不快な作業、危険な作業、重労働といった人間にとって負担となる作業をロボットが物理的にサポートし、快適な労働環境をつくる

・分散型決定(=生産ラインの自律化)
システムやロボットが可能な限り自律的に業務の意思決定を行い、人間を支援する

(2)スマート工場とは

インダストリー4.0について知ったところで、改めてスマート工場とは何か定義してみましょう。

スマート工場とは、工場内の生産設備や工作機械などのあらゆる機器や設備をネットワークに接続させ、情報管理の効率化や生産の最適化・効率化を実施する工場のことを指します。また、IoT・AI・ロボットといった新しいIT技術を活用することでスマート工場はより最適な生産活動を行う工場になっていきます。

従来の工場では、経験豊富な管理担当者や熟練の技術者といった人の手で工場の運営を行うのが一般的でした。しかし、そのように人の手に頼った工場運営では生産効率を上げるのには限界がありますし、柔軟性にも欠けてしまいます。

現在の製造業では、従来の工場のあり方から脱却し、スマート工場としてIT・IoT・ロボット・ビッグデータ・AIなどを活用することによって、生産活動の合理化を目指しています。

2.スマート工場で解決できる課題

次に、スマート工場を実現することでどういった課題を解決できるのか見ていきましょう。

(1)人手不足と高齢化社会への対応

日本においてスマート工場が注目されている理由としては、「人手不足」と「高齢化社会」があります。少子高齢化が進む日本では、慢性的な人手不足に陥ることが予想されており、製造業においても人材の確保や、高齢者でも働ける環境を整備するなどの対応が必要となってきます。

『2019年版ものづくり白書(PDF版)』第2章第1節 我が国製造業の足下の状況 経済産業省 より引用

上記調査結果で分かる通り、人材確保については課題だと感じている企業が大半です。また、製造業への就業者数が減少している傾向があることも読み取れます。

スマート工場を実現すると、ロボットやAIを活用することによって省力化が実現できたり、体力的に劣る高齢者でも無理せずに働いてもらうことができるようになり、人手不足の解消に貢献すると期待されています。

(2)技術の継承

日本の製造業は世界に誇れる技術力を有していますが、その技術力の継承が上手く行っていないという実情があります。技術の継承ができなければ、日本の製造業が競争力を失ってしまうことになるかもしれません。

『2019年版ものづくり白書(PDF版)』第2章第3節 世界で勝ち切るための戦略-Connected Industriesの実現に向けて- 経済産業省 より引用

上記調査結果にある通り、「技能継承に取り組んでおり、上手くいっている」という回答は11.4%のみとなっており、技能継承に課題を感じている回答が多数となっています。

スマート工場を実現すれば、IoTやセンサーによって熟練の技術者の技能情報をビッグデータとして収集することで見える化を行い、他の技術者に教育するために活用したり、機械での自動化を進めたりすることによって技能継承が行えるようになります。

(3)生産性の向上

現在の製造業では、多品種少量生産への対応や生産コストの削減、品質レベルの向上などの要求が厳しい環境にあり、今後もさらに工場の生産性を向上させていく必要があります。

スマート工場を実現することによって、工場内の生産設備や人の稼働状況が最適化され、無駄のない効率的な生産を行うことができます。それによって、市場のニーズに合わせた生産が可能となるでしょう。最適な人員配置によって省力化したり、ロボットによって無人化することによってコストの削減も実現できます。
また、IoTやセンサーによって生産状況がモニタリングされ、トラブルの予兆や不良品の発生を早期に発見・防止することができるようになり、品質向上にも繋がります。

このように、スマート工場の実現によって工場が得られるメリットは非常に大きなものとなっています。

3.スマート工場を実現させるための方法

スマート工場の実現にはどのようなことを行えばいいのでしょうか。スマート工場の実現に向けてのステップとして、見える化→制御→自動化という3つのステップがあります。それぞれどのようなことを行うのかを紹介します。また、スマート工場の実現にあたってのデメリットについても最後に触れておきます。

(1)見える化

データを収集して現在の工場の状態を見える化し、それを分析してノウハウとして蓄積していきます。データの収集には、次のような方法があります。

・生産管理システムの活用
・工場内や生産設備に取り付けたセンサー等によるモニタリング
・IoT機器によるリアルタイムのデータ収集

(2)制御

見える化によって得たデータの分析結果に基づいて、より効率的に生産できる体制を構築したり、機械を制御します。例えば、次のような内容です。

・不良発生要因の分析結果を基に、不良要因の除去
・設備の故障予測に基づいた予防保全により、稼働停止を未然に防止
・シミュレーションによる生産ラインの最適化

(3)自動化

最後のステップとして、自動化を行います。人の手を介さずに生産できるようになることにより、工場の生産性は大きく向上します。自動化の例としては、次のような内容です。

・AIによる最適な生産計画の立案と人員配備
・ロボットによる自動生産ラインの構築

(4)スマート工場の実現におけるデメリットは?

ここまでで、スマート工場を実現させるための方法を紹介してきました。スマート工場を実現するのは容易ではなく、ステップを踏んで順々に進めていく必要があります。思いつきでスマート工場を実現しようとすると途中で失敗してしまう可能性があるため、注意が必要です。

また、最大のデメリットは導入コストが高額なことです。システムやIoT・センサーの導入、AIやロボットによる自動化の実現には多額の初期投資が必要になります。スマート工場の実現による経済的なメリットを事前にしっかりと検証し、費用対効果がでることを見越して導入しないと無駄な投資で終わってしまう場合もあるので、気をつけてください。

5.スマート工場の実現におすすめの企業4選

日本サポートシステム株式会社

【特徴】
日本サポートシステムは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

業界最大級の画像処理検証施設を開設!

「画処ラボ」ではルールベースやAIの画像処理を専門エンジニアが検証。ご相談から装置制作まで一貫対応します。

【所在地】
茨城県稲敷郡阿見町阿見字阿見原4666-1777
TEL:029-840-2777(代表)
FAX:029-840-2770(代表)・2771(設計)
https://jss1.jp/

【営業品目】

  • 産業用ロボット
  • 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
  • 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
  • 治具の設計・製作

【実績】
NM社(電子部品の製造販売)、HS製作所(情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売)、TT社(ショッピングセンターなどリテール事業)、SM社(自動制御機器の製造・販売)、OR社(自動車安全システムの製造販売)

ミツイワ

【特徴】
ロボットなどの生産設備、FA機器、工場内IoT機器など、製造現場をデジタル化するスマートファクトリー/IoTソリューションを提供しています。IoTソリューションではファナックのIoTプラットフォームである「FIELD system」を用いたソリューションを提供しており、様々な機器をネットワーク上で接続することが可能です。

【所在地】
東京都渋谷区渋谷三丁目15番6号
TEL:03-3407-2181
FAX:03-3407-2180

マクニカ

【特徴】
スマート工場の導入にむけて、導入計画策定、システム構築、効果検証、運用までを全てサポートしています。製造業向けAI・IoTソリューションを数多く揃えており、モジュール別で段階的にスマート工場を目指すことができます。

【所在地】
横浜市港北区新横浜1-6-3 マクニカ第1ビル
TEL:045-470-9118

FAプロダクツ

【特徴】
スマートファクトリー構築におけるプロデューサーとして総合支援事業を展開しており、協業関係にあるパートナー会社と連携し、ワンストップでソリューションを提供しています。生産シミュレータ、統合デジタルファクトリツール、ロボット、稼働監視パッケージ、予知保全、画像処理などの豊富な製品を扱っています。

【所在地】
東京都港区新橋5丁目35番10号 新橋アネックス2階
TEL:03-6453-6761
FAX:03-6453-6762

5.スマート工場の実現に関するご相談は日本サポートシステム

今回は、スマート工場の定義や解決できる課題、スマート工場を実現する方法、スマート工場の実現におすすめの企業を紹介しました。スマート工場の実現は容易ではありませんが、製造業の未来を左右する重要な取り組みです。ぜひとも自社のスマート工場化を検討してみてください。

日本サポートシステムでは、ロボットシステムによる自動化によってスマート工場を目指す製造業を支援しております。お気軽に日本サポートシステムへご相談ください。

関東最大級のロボットシステムインテグレーター 生産設備の設計から製造ならお任せください

050-1743-0310 営業時間:平日9:00-18:00

本社:茨城県土浦市卸町2-13-3、相模原事業所:神奈川県相模原市中央区上溝1880番2 SIC3-317

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