FAシステムとは？製造業における役割や大手FAメーカー、今後の展望
近年製造業では、生産性向上やコスト削減を目的にFA(ファクトリーオートメーション)システムの導入が進んでいます。
本記事では、FAシステムの基本的な仕組みや導入メリット・デメリット、主要メーカーの取り組みについて詳しく解説します。 さらに、FAシステム導入の具体的な手順や成功のポイントについても紹介しますので、FAの導入を検討している企業の方はぜひ参考にしてください。
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目次
１．FAシステムとは？仕組みと役割
FAシステムは工場内の生産設備や機械を自動化することで、人手を減らしながら高精度な生産を可能にする仕組みです。特に近年はIoTやAIの発展によって、より高度な自動化が求められています。
ここではFAシステムの定義や役割について詳しく解説し、他の自動化技術との違いも紹介します。FAについて基本的な知識を押さえることで、導入の検討をスムーズに進められるようになるでしょう。
（1）FAシステムとは
FA(ファクトリーオートメーション)システムは、工場における生産プロセスの自動化を実現するための技術です。
製造業において作業の効率化や品質の安定化を図るために導入されており、世界中の工場で広く活用されています。FAシステムの特徴は、産業用ロボット、PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)、センサー、SCADA(監視制御システム)などの機器を組み合わせて、生産ラインを効率的に運用することにあります。
| 産業用ロボット | 組立や加工、搬送などの作業を自動で行う |
| PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ) | 生産ラインの制御を担う機器 |
| センサー | 温度、圧力、位置などを検知し、自動制御の精度を向上させる |
| SCADA(監視制御システム) | 生産工程のデータを収集・管理し、効率的な運用を可能にする |
従来の工場では人が手作業で部品を組み立てたり、品質を目視で確認したりしていました。しかしFAシステムを導入することでセンサーが異常を検知し、ロボットが自動的に作業を行い、PLCが生産ライン全体を制御するといった高度な自動化が可能になります。これによって作業の標準化や生産スピードの向上、人的ミスの削減といったメリットが期待できます。
またFAシステムは単なる「自動化」ではなく、「最適化」を目的とした技術でもあります。例えばセンサーで収集したデータをSCADAが分析し、ラインの稼働状況や不具合の発生をリアルタイムで監視することで、ダウンタイムを最小限に抑えることが可能です。 さらに近年ではIoTやAI技術との連携が進み、より高度な生産管理が求められています。
（2）製造業におけるFAシステムの役割
製造業におけるFAシステムの主な目的は、生産性の向上、品質の安定化、労働力不足の解消です。これらの要素は、企業の競争力を強化する上で重要なポイントとなります。
まず生産性の向上という点では、FAシステムを導入することで作業スピードが向上し、同じ時間内により多くの製品を生産することが可能です。 例えば従来は人が一つひとつ手作業で行っていた部品組み立ても、ロボットを導入することで連続的かつ正確に作業が進むため、生産ライン全体の効率が大幅に向上します。
次に品質の安定化に関しても、FAシステムの導入が重要です。人の手による作業では、熟練度や体調によって品質のばらつきが生じることがあります。 しかし自動化されたシステムでは、センサーやAIを活用することで製品の品質管理が可能になり、一定の品質を保ったまま製造を続けることができ、製品不良率の低減や顧客満足度の向上が期待できます。
さらにFAシステムは労働力不足の解消にも貢献します。近年多くの製造業では人手不足が深刻な課題となっていますが、FAシステムを導入すれば、少人数で工場の稼働を維持可能です。 また危険な作業はロボットに任せ、作業員の安全性向上にもつなげることができます。
（3）FAと他の自動化技術の違い
FAシステムとよく比較される技術に、IoT(モノのインターネット)やAI(人工知能)があります。これらの技術は、FAとどのように異なり、どのように連携できるのでしょうか。
まずFA(ファクトリーオートメーション)は、製造ラインそのものの自動化を目的としています。 具体的にはロボットやPLCなどの制御機器を用いて、作業を自動化する仕組みを指します。
一方IoTは、工場内の設備データをリアルタイムで収集し、可視化する技術です。IoTによって、機械の稼働状況や消費電力、異常の発生状況をデータ化して、遠隔監視や効率的な運用が可能です。例えばIoTセンサーを活用すれば機器の異常を早期に発見し、予防保全を実施することができます。
AI(人工知能)は、収集したデータを分析し、最適な制御や予測を行う技術です。例えばAIが生産データを解析して最適な温度や圧力の設定を導き出すことで、不良品の発生率を低減することができたり、機械の動作パターンを学習することで、故障の予測や最適なメンテナンススケジュールを自動で提案したりすることも可能です。
FA、IoT、AIの違いをまとめると、以下のようになります。
FAシステムを単体で導入するだけでなくIoTやAIと組み合わせることで、さらに高度な生産管理や自動化が実現可能です。これからの製造業では、これらの技術を統合した「スマートファクトリー」が主流になっていくでしょう。
【参考動画】FAシステムについては以下の動画も参考にしてください。
引用：FA integrated solution e-F@ctory / FA統合ソリューションe-F@ctory：FA-IT統合を実現する情報連携製品MESインタフェース ((English)/日本語)
引用：【15分業界研究】日本の工場を「FA（ﾌｧｸﾄﾘｰｵｰﾄﾒｰｼｮﾝ）」が救う！製造業が過去陥ってきた課題を解決できる理由【業界の中の人が教えます】
２．FAシステムの導入によるメリットとデメリット
ここではFAシステム導入のメリットとデメリットについて詳しく解説します。企業がFAシステムを導入する際にはこれらを総合的に考慮し、適切な計画を立てることが成功の鍵です。
（1）FAシステム導入のメリット
FAシステムを導入するメリットは以下の２点です。
メリット①：生産性向上とコスト削減
FAシステムを導入する最大のメリットの一つは、生産性の向上とコスト削減です。
自動化を進めることで従来の手作業に比べて大幅な効率化が可能となり、より短時間で多くの製品を生産できるようになります。
例えば産業用ロボットを導入すれば24時間稼働が可能になり、休憩時間やシフト調整の必要がなくなります。 またPLCを活用すれば最適なタイミングで生産ラインの機械を制御し、無駄な待機時間を削減できます。
さらにコスト削減の面でもFAシステムの導入は大きな効果を発揮します。以下のようなポイントでコスト削減が可能になります。
| 人件費の削減 | 手作業に依存する作業員を減らし、労働コストを抑える |
| エネルギー効率の向上 | 無駄な機械の稼働を抑え、電力消費を最適化 |
| 不良品の低減 | 検査機能を強化し、廃棄コストを削減 |
このように、FAシステムは長期的に見ても企業の収益向上に貢献する大きな要素となります。
メリット②：品質管理の効率化
製造業において、品質管理は企業の競争力における重要な要素です。FAシステムの導入によって製品の品質を均一化し、安定した生産が可能になります。
従来の手作業による製造では人によって作業精度にばらつきが生じ、品質が一定しないことが課題でした。しかしFAシステムでは、ロボットやセンサーを用いることで、同じ品質の製品を安定して生産できるようになります。
品質管理の効率化につながる具体的な要素には、以下のようなものがあります。
| センサーを活用したリアルタイム検査 | 画像認識技術や寸法測定センサーを活用し、不良品を即時検出 |
| データの蓄積と分析 | IoT技術と連携し、過去の生産データを分析して品質向上の施策を立案 |
| 自動補正機能 | 生産条件を自動調整し、微細な誤差を即座に修正 |
また品質の安定化により、クレームやリコールのリスクも減少します。製品の信頼性を向上させることで顧客満足度の向上やブランド価値の強化にもつながるため、企業にとっては大きなメリットとなるでしょう。
（2）FAシステム導入のデメリット
FAシステム導入には以下のようなデメリットもあります。
これらの要因を踏まえて、FAシステムの導入は中長期的な視点で計画を立て、導入効果を十分に検討した上で進めることが重要です。
デメリット①：高額な初期投資と運用負担
FAシステムの最も大きな課題が、高額な初期投資と運用負担です。
FAシステムの導入には、ロボットや制御機器、センサー、専用ソフトウェアなどの設備費用がかかります。 また導入時には既存の生産ラインとの適合性を確認し、システムの設計やカスタマイズが必要になるため、設計・施工コストも無視できません。
具体的な初期投資コストの例を挙げると、以下のようなものがあります。
| 産業用ロボット | 1台あたり数百万円～数千万円 |
| PLC・制御機器 | システム構築費用を含めて数百万円 |
| センサー・検査機器 | 数十万円～数百万円 |
加えてFAシステムは、導入後の運用やメンテナンスも必要になります。機械の定期点検やソフトウェアの更新、トラブル対応など、維持管理にかかるコストや人材の確保が重要な課題です。
デメリット②FAシステム運用のための人材確保が難しい
またFAシステムの運用には専門的な知識が必要なため、社内のエンジニアの育成や外部の専門業者との連携が必要です。こうした人材確保の難しさも、FA導入における大きなハードルの1つといえるでしょう。
３．FAシステム導入の手順とポイント
FAシステムの導入を成功させるためには、計画的に進めることが大切です。ここでは、FAシステム導入の具体的な手順と、それぞれのステップで注意すべきポイントについて解説します。
（1）導入前の現状分析と課題の明確化
FAシステムを導入する前に、まず現場の課題を正確に把握し、どのような改善が必要なのかを明確にすることが重要です。 具体的な現状分析のポイントとして、以下の項目が挙げられます。
| 生産工程のボトルネックはどこか？ | 手作業の割合が高い工程、処理能力が不足している部分など |
| 品質のばらつきは発生しているか？ | 人の作業による誤差、不良品発生率など |
| 人件費やコストの削減が可能な部分は？ | 作業者の工数、設備の稼働効率など |
| 現在のシステムや機械との互換性はあるか？ | 既存の設備をどこまで活用できるか |
これらのデータを収集し、導入の目的を明確にすることが成功の第一歩です。
例えば以下のような具体的な目標を設定することで、適切なシステム設計が可能になります。
| ●品質管理の精度を向上させる ●作業員の負担を軽減する ●生産効率を30％向上させる |
また現場の作業員やエンジニアと十分に意見を交換し、実際の業務に適したシステムを検討することが大切です。現場のニーズを反映しないまま導入すると、使いづらいシステムになり、運用が難しくなる可能性があります。
（2）システム設計とパートナー選び
FAシステムの導入において、システム設計と導入パートナー選びは極めて重要です。適切なシステムを設計して信頼できるパートナーを選定することで、スムーズな導入が実現できます。
まずFAシステムの設計では、以下のポイントを考慮する必要があります。
| どの部分を自動化するのか？ | 全工程を自動化するのか、一部の作業のみを自動化するのか |
| どの機器・技術を活用するのか？ | ロボット、PLC、IoTセンサー、AIなど |
| 既存の設備との連携は可能か？ | 既存システムとの互換性を確認 |
システムの設計が決まったら、次に導入をサポートしてくれるパートナー企業を選びます。FAシステムの導入には専門的な技術やノウハウが必要なため、信頼できるメーカーやシステムインテグレーターと協力することが不可欠です。
パートナー選びの際には、以下の基準を参考にすると良いでしょう。
| ●FAシステムの導入実績が豊富か？ ●アフターサポートやメンテナンス体制が整っているか？ ●自社の業種・生産ラインに適したソリューションを提供できるか？ ●長期的に連携できる信頼性のある企業か？ |
FAシステムの導入は一度きりのプロジェクトではなく、継続的な運用と改善が求められるため、長期的な視点でパートナー企業を選ぶことが重要です。
（3）導入後の運用と改善のポイント
FAシステムを導入した後は、安定した運用を続けるために適切な管理と継続的な改善が必要です。 導入後の運用において重要なポイントは以下の通りです。
| 定期的なメンテナンスとトラブル対応 | システムの不具合や機器の故障が発生した際に、迅速に対応できる体制を整える |
| 作業員への教育・研修 | FAシステムの適切な運用方法を理解し、現場スタッフがトラブル時に対応できるようにする |
| 生産データの収集と分析 | 稼働状況や生産効率を定期的に分析し、問題があれば早期に対策を講じる |
また、FAシステムは導入後の改善が非常に重要です。導入直後はうまく機能していても、長期的に使用するうちに課題が見えてくることがあります。そのため、PDCA(計画・実行・評価・改善)サイクルを回しながら、継続的にシステムを最適化していくことが求められます。
例えば以下のような改善例があります。
| ●IoTを活用して機械の稼働データをリアルタイムで取得して生産ラインのボトルネックを特定することで、さらなる効率化を実現 ●AIを導入して予測メンテナンスを行うことで故障を未然に防ぎ、ダウンタイムを削減 ●新しい技術や機器が登場するたびに既存のFAシステムと連携できるかを検討し、必要に応じてアップグレードを行うことで、最新の技術を取り入れた生産ラインを維持 |
４．FA業界の現状と大手FAメーカー
FA業界は、世界的な生産性向上の流れを受けて急速に発展している分野です。特に日本はFA技術の先進国として知られ、多くの大手メーカーが革新的なシステムや機器を開発して市場をリードしています。
ここでは日本のFA業界の特徴や市場動向、代表的なメーカーとその取り組みを紹介し、今後の市場の展望やFAシステムの未来について考察します。
（1）日本のFA業界の特徴と市場動向
日本のFA業界は高品質な製造技術と高度な自動化技術を背景に、世界市場で高い競争力を誇っています。 特に自動車産業や半導体製造、電子機器生産などの分野では、FAシステムの導入が進み、高精度な生産が求められています。
近年の市場動向として、以下のようなトレンドが見られます。
| IoTとAIの活用 | IoTによるリアルタイムデータの収集・分析、AIによる生産の最適化が進行中 |
| 省人化・自動化の加速 | 労働力不足の影響を受け、無人化工場の導入が拡大 |
| 環境配慮型のFA技術 | 省エネ機器の開発やカーボンニュートラルへの対応が進む |
日本国内のFA市場規模は拡大を続けており、2025年までに市場規模が5兆円を超えると予測されています。 これは製造業全体のデジタル化や、スマートファクトリーの推進が影響していると考えられます。
さらに世界市場に目を向けると、中国や東南アジアなどの新興国でもFAシステムの需要が高まっています。日本企業は高品質なFA技術を武器に、海外市場での存在感を強めているのが特徴です。
（2）大手FAメーカーの取り組み
日本のFA業界では、三菱電機、オムロン、キーエンス、安川電機、ファナックなどの大手メーカーが市場を牽引しています。 それぞれのメーカーは独自の技術や強みを活かし、多様なFAソリューションを提供しています。
①三菱電機
引用：https://www.mitsubishielectric.co.jp/business/index.html
三菱電機は、FA制御機器や産業用ロボットの分野で高い評価を受けています。特に「MELSECシリーズ」のPLCや、IoTを活用した「e-F@ctory」 は、多くの工場で導入されており、スマートファクトリー化を加速させています。
②オムロン
引用：https://www.omron.com/jp/ja/
オムロンは、センシング技術や制御機器に強みを持つ企業です。特に画像認識技術を活用した品質検査装置や、ロボットコントローラの分野で先進的な製品を提供しています。
③キーエンス
キーエンスは、高精度なセンサー技術とFA機器の開発に注力しており、世界中の製造業で同社のセンサーや測定機器が活用されています。特に非接触型の計測技術や、レーザーセンサーを使った品質管理は、高い評価を得ています。
④安川電機
安川電機は、産業用ロボットとサーボモータの分野で世界トップクラスのシェアを誇るメーカーです。特に「MOTOMAN」シリーズのロボットは、多くの工場で導入され、自動化を支えています。
⑤ファナック
ファナックは、CNC(コンピュータ数値制御)技術や、産業用ロボットで圧倒的なシェアを持つ企業です。AIを活用した高度なロボット制御技術に強みがあり、FA分野においても革新的な取り組みを進めています。
（3）今後のFAシステム市場の展望
FA業界は今後も進化を続けると予測されており、以下のようなトレンドが市場を牽引していくでしょう。
| スマートファクトリーの普及 | ●IoTやAIを活用した「データ駆動型の工場」が一般化 ●各設備がネットワークでつながり、リアルタイムで生産状況を管理できる環境が整う |
| 協働ロボットの普及 | ●人と協力して作業を行う「協働ロボット」が普及し、安全性と作業効率の両立を実現 ●小規模な製造業でも導入しやすいFA技術の開発が進む |
| 持続可能な製造技術の強化 | ●カーボンニュートラルを意識したFA機器の開発が加速 ●再生可能エネルギーとの連携や、省エネ型の生産設備が増加 |
また新興国の製造業の成長に伴い、低コストで導入できるFAシステムの需要も拡大すると考えられます。これに対応するため日本のFAメーカーは、より柔軟でカスタマイズ性の高い製品開発に力を入れる必要があるでしょう。
FAシステムの発展は製造業全体の競争力を左右する重要な要素となっており、今後も新たな技術革新が期待される分野です。
５．FAシステムに関連する機器と活用事例
FAシステムは、さまざまな機器を組み合わせることで構成されています。生産の自動化や効率化を実現するためには各機器がどのような役割を果たし、どのように連携するのかを理解することが重要です。
ここではFAシステムにおける主要な機器について詳しく解説し、それぞれの具体的な活用例を紹介します。
（1）FAシステムで使用される主な機器
FAシステムを構成する主な機器は、大きく分けて以下の5つに分類されます。
| 産業用ロボット | ●溶接、組立、塗装、搬送などの作業を自動化するための重要な機器 ●近年ではAIを活用した学習機能を持つロボットも登場し、より柔軟な動作が可能に |
| PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ) | ●生産ラインの各機器を統合的に制御するための装置 ●三菱電機の「MELSECシリーズ」などが代表例で、センサーやロボットと連携しながら最適な生産フローを実現 |
| センサー・カメラシステム | ●品質検査や位置測定、異常検知などを行うために、画像認識技術を搭載したカメラやセンサーが使用される ●オムロンやキーエンスの画像処理システムが代表的で、製品の欠陥検出や寸法測定に活用 |
| SCADA(監視制御システム) | ●生産設備の監視や制御を行うためのソフトウェア ●IoTと連携することで遠隔から設備の状態をモニタリングし、効率的な生産管理を可能にする |
| モータ・サーボシステム | 安川電機やファナックが提供するサーボモータは、精密な動作を必要とするFAシステムに不可欠な部品 高速かつ高精度な制御を実現し、ロボットや工作機械の動作精度を向上させる |
FAシステムはこれらの機器が連携することで自動化された生産ラインを構築し、高効率・高品質な製造を可能にします。
（2）FAシステムの活用事例
FAシステムの導入により、製造現場ではさまざまな課題を解決することができます。
以下に、代表的な活用事例を紹介します。
①自動車工場でのロボット溶接
自動車工場では、産業用ロボットがボディの溶接作業を担当しています。
従来は人の手作業で行われていたため、精度のばらつきや作業スピードの課題がありましたが、FAシステムの導入により、ロボットが一定の品質で高速に作業を行うことが可能になり、品質向上とコスト削減につながりました。
②電子部品工場での画像検査システム
スマートフォンやパソコンの製造ラインでは、高精度な画像検査システムを活用し、微細な不良品を即座に検出しています。
キーエンスやオムロンの画像認識技術を用いたカメラシステムにより、人の目では識別が困難な欠陥も検出できるようになりました。
③食品工場での包装ラインの自動化
食品業界では、製品の包装やラベリング工程を自動化するためにFAシステムが活用されています。
PLCとセンサーを組み合わせた制御システムにより、異物混入の防止や包装ミスの削減が可能になりました。
これらの事例からもわかるように、FAシステムはさまざまな業界で導入が進んでおり、労働力不足の解消や生産効率の向上に大きく貢献しています。
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（3）これからのFAシステムに求められる技術
FAシステムは今後も進化を続けると考えられ、より高度な技術が求められるようになります。 今後のFAシステムにおいて、注目される技術を４点紹介します。
①IoTとAIの融合
近年FAシステムはIoTとAIを組み合わせた「スマートファクトリー」化が進んでいます。
例えばIoTセンサーを活用して生産設備のデータをリアルタイムで取得し、AIが異常を予測して事前に対策を打つことが可能になります。これによってダウンタイムの削減や故障リスクの低減が期待されています。
②協働ロボットの普及
従来の産業用ロボットは、安全柵の中で動作する必要がありました。しかし近年では人と同じ空間で作業できる「協働ロボット」が開発され、より柔軟な生産体制を構築することが可能になっています。安川電機やファナックは、この分野において積極的な開発を進めています。
③省エネ・環境対応技術の強化
カーボンニュートラルの流れを受け、FAシステムも省エネ設計が求められる時代になっています。
例えば消費電力を最適化するインバータ制御技術や、省電力モータの導入が進んでおり、製造業全体のエネルギー消費を削減することが可能になってきています。
④5Gを活用したリアルタイム制御
5G通信技術の発展により、FAシステムの通信環境が大幅に向上しています。
これによって生産設備間のデータ連携が高速化し、より精密な制御が可能になると期待されています。特にリアルタイム制御が求められる分野では、大きな技術革新が進んでいます。
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