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スマートファクトリーとは？
～中小企業の製造業の課題を解決するスマートファクトリー！導入のメリットや課題を確認し導入の第一歩を！！～
“蓄積されたノウハウを活かし、最適なシステムをトータルサポート”として様々なソリューションを提供している住友電設情報通信システム事業部が、製造業等に向けて様々な情報をお届けしたいと思っております。
今回は、スマートファクトリーの本質と、その実現技術、そしてもたらす革新的な変化やスマートファクトリーの導入のポイント等について詳しく解説します。
■目次
1．スマートファクトリーとは？
2．スマートファクトリーとDXの違い？
3．スマートファクトリーがもたらすメリット
4．スマートファクトリー導入の課題
5．スマートファクトリーの進め方と失敗しないポイント
6．スマートファクトリーの活用事例
7．まとめ
- スマートファクトリーとは？
スマートファクトリーは、2011年にドイツが発表した「インダストリー4.0」という概念が基本となって構築されている生産構造に関する理念です。日本では、第4次産業革命と言われ、2016年に経済産業省より「２０４０年のものづくりの未来の姿」として20~30年後の製造業のあるべき姿として発表され、2017年の経済産業者からロードマップが出され認知が拡がりました。具体的には、従来の工場とは一線を画し、ビッグデータ、AIやIoTなどの先端技術を駆使して、飛躍的な生産性向上とモノづくり革新を実現する先進的な工場のことを指します。またそのような自社の生産性向上だけでなくバリューチェーンの中で多様な情報を共有しながら最適化や効率的生産やそれに伴う社員の多様な働き方を促進することなどを指します。
2040年のものづくりの競争力の強化として下記のような課題が出されました。
2016年から8年が経過していますが、この8年間を考えるとAI技術やデジタル技術の発達は加速していて例えばサイバーセキュリティーなどの脅威は大きくなってきていて対応せざるを得ない環境になってきています。また世界の環境変化も大きく製造現場や原材料などの環境対応の必然性が大きく進んでいると思います。そのような環境変化に機敏に対応するためにもスマートファクトリー化が重要になっています。
※出典：経済産業省中部経済産業局：２０４０年のものづくりの未来の姿
https://www.chubu.meti.go.jp/b21jisedai/report/miraidosatsu/2040monodukuri.pdf
※出典：経済産業省中部経済産業局：スマートファクトリーロードマップ
https://www.chubu.meti.go.jp/b21jisedai/report/smart_factory_roadmap/roadmap.pdf
- 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）とスマートファクトリーは、どちらも製造業における重要な概念ですが、混同されやすい2つの言葉です。
DXは、デジタル技術を活用して、企業全体の業務プロセス、製品、サービス、ビジネスモデルを革新することを指します。一方、スマートファクトリーは、製造業における工場のデジタル化、高度化、自律化を指します。つまり、DXの推進をすればスマートファクトリーも実現することになるということです。逆にスマートファクトリー化したからといってDXしたとはいえません。DXは企業全体で新たなビジネスモデルやサービス・製品を産出すことを指すためです。逆に先ずはスマートファクトリーから進めるという考え方はDX推進の一助になると思います。
以下の表では、DXとスマートファクトリーの違いはかきのとおりです。
|
項目 |
DX |
スマートファクトリー |
|
対象 |
企業全体 |
工場 |
|
目的 |
業務プロセス、製品、サービス、ビジネスモデルの革新 |
生産性の向上、品質の向上、コスト削減、労働環境の改善、新製品・新サービスの創出 |
|
範囲 |
工場を含む |
工場に限る |
|
技術 |
IoT、AI、ビッグデータ、クラウド、サイバーセキュリティなど |
左記の技術に加え、FA（ファクトリーオートメーション）ロボット工学など |
|
成果 |
スマートファクトリーを含む、ビジネスモデルの改革等を通しての企業改革 |
生産ラインの最適化、自律化工場の実現など |
- スマートファクトリーがもたらすメリット
スマートファクトリーを実現することでもたらされるメリットは大きく下記の６つだとされています。
- 生産性の向上
生産性の向上は、データ収集と分析によって設備稼働率の向上を図ることや、センサーやAIを活用しデータ分析を行うことによる不良品率の低減、デジタル化や自動化、ロボットの導入等により作業時間の短縮や省人化などです。
- 品質の向上
品質の向上は、不良品率の低減に伴う製品の一貫性の確保、検査工程の自動化、機動的な生産体制を構築することによって変化の激しい顧客ニーズに迅速なに対応することなどのことです。また、製造現場で課題となる熟練技術の継承に関してもAIの活用やデータ化等により従来よりも短期間で継承することも可能になります。
- コスト削減
コスト削減は、生産工程の可視化や稼働率の向上によるエネルギー使用量の削減や、不良品率の低減や生産性の効率化等による原材料の無駄の削減や、ロボット化、自動化等による人件費の削減などがあります。
- 労働環境の改善
労働環境の改善とは、生産工程の自動化等による危険作業の減少、センサー技術等による作業員の危険回避や対応の迅速化、ロボット化等による作業員の負担軽減や全体の生産工程の効率化等による働き方改革の実現と働く人の多様化などがあります。
- 新製品・新サービスの創出
新製品・新サービスの創出とは、メーカー・サプライチェーン・消費者の双方向のデータ共有等でデータ分析に基づいた製品開発や、顧客ニーズに合わせた柔軟な生産体制の構築を図るとともに工場の省人化で生まれる余剰人員を開発等に従事させることで生まれるものです。
- リスク管理
リスク管理とは、社会情勢の変化、自然環境の猛威等に伴うサプライチェーンの混乱や課題を多様なネットワークやデータ活用で対応力の柔軟性が出てくることと、作業員等の人員の管理や時間的・精神的余裕を生むことで人的リスクの低減にもつながります。
- スマートファクトリー導入の課題
スマートファクトリーは、大きな可能性を秘めた革新的な取り組みですが、導入には多くの課題も存在します。主だったものは下記の5つです。
- 初期投資
スマートファクトリーを行う上で、インフラの整備、システム導入や自動化等の設備導入には多額の投資が必要となります。ただ、DXは全社的な取り組みですが、スマートファクトリーは部分的な導入から始めることができます。ネットワーク環境等の基本的な整備は必須ですが、自動化（オートメーション化）などは現状の生産現場のデータ化し分析をすることで効果が高いところから導入することもできます。また、IT化や事業再構築のための補助金を国が準備していますのでそれらを有効活用することで初期投資を抑えることも可能です。
- 人材育成
スマートファクトリーを行うためには、今までの製造現場にはない、システムや機器を扱える高度な技術を使いこなせる人材が必要になります。そのための人材育成や新規採用が必要になります。しかし大企業では可能でも中小企業ではすぐには難しい面もあると思います。中小企業では、初めは外部人材や外部専門家を活用しながら効果が出そうな工程や設備から徐々に進めていき、それに伴い実地で人材育成を行っていくという考えも必要になります。
- セキュリティ対策
スマートファクトリー化を行っていくためには、ネット環境の整備やサプライチェーン同士の連携等が重要です。しかし昨今はそのようなサプライチェーンを狙ったサイバー攻撃も増えていることから、高度なセキュリティ対策も必要となってきます。サイバーセキュリティに関しては、経済産業省が「産業サイバーセキュリティ研究会ワーキンググループ1（WG1）（制度・技術・標準化）」を通じてガイドライン等を発表しています。どのような整備が必要になるのかも含め一定の対策が必要になります。特に中小企業ではサイバーセキュリティに対する高度な知識を持った社内人材は不足していると思いますし、社内全体の課題でもあるのでまずは外部の専門家に対策構築を依頼する方が速やかに進むケースが多いです。
※経済産業省：産業サイバーセキュリティ研究会ワーキンググループ1（工場サブワーキンググループ）資料
https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/sangyo_cyber/wg_seido/wg_kojo/index.html
- 既存システムとの連携
スマートファクトリーを進めるうえでは、既存の工場で活用しているシステムとの連携が課題となります。例えば工程によってシステムベンダーが違う場合などもあり、連携が難しい（難しいと言われる）場合もあります。ベンダーだけでなく別の専門家等の力を借りるなどの柔軟な検討が必要になります。
- 経営層の理解
スマートファクトリーを進めるためには経営層の理解とコミットメントが不可欠です。経済産業省のスマートファクトリーロードマップでも成功のポイントの1番目に「経営者が強い意思を持ち、トップ主導で推進する」※とあります。現場担当者の想いだけでなく、経営者自身がスマートファクトリーの重要性と課題を理解して強く推進していくことが大事です。スマートファクトリーは初期投資も必要となるのでどうしても費用対効果がどの程度あるのかが判断の基準になると思います。費用対効果を考えるうえで自社の効果だけでなく、競合他社がスマートファクトリーを進めた場合の影響なども踏まえて考える必要があります。どうしても他社の状況なども判る必要もありますので、自社だけでなく外部の専門家への相談や勉強会、他社事例などを確認して競合他社の状況を踏まえながら長期的な視点に立った計画と、関係者全体の一体化が重要なポイントです。
※経済産業省中部経済産業局：スマートファクトリーロードマップ30p参照
https://www.chubu.meti.go.jp/b21jisedai/report/smart_factory_roadmap/roadmap.pdf
- スマートファクトリーの進め方と失敗しないポイント
スマートファクトリーを進めるためにステップは経済産業が作成したスマートファクトリーロードマップ※を参照していただいても良いと思いますが、上述したスマートファクトリーのメリットに記載されている項目ごとに下記のステップでPDCAを回しながら進めていきます。
そして同資料にあるシステム各導入のステップにおける成功ポイントを見ながら必要なチェックをしていただければと思います。
大事なことは、いきなり大きな部分から進めようとせず、基本的なインフラ環境（ネット環境）を整えたら、その後は小さいステップから進め、自社内でしっかり知識や経験を貯めていくことです。スマートファクトリーは導入して終わりではなく、常に改善を重ねながらさらに効率を高めていくことが重要なポイントです。そのためには、自社内で改善できる環境づくりが大事なので、まずは小さいところで小さい投資からスタートしていき、徐々に全体に広げていくイメージが重要です。
※出典：経済産業省中部経済産業局：スマートファクトリーロードマップ参照
https://www.chubu.meti.go.jp/b21jisedai/report/smart_factory_roadmap/roadmap.pdf
- スマートファクトリーの活用事例
弊社では、グロサポという製造業を対象とした生産等に関するデータで未活用のデータ（以下、データ）の可視化と、データの具体的な活用方法について、コンサルタントが定期的にアドバイスを行うサービスを実施しています。
スマートファクトリーの第一歩としてのデータの可視化とその分析を外部専門家として実施しています。
※クリックでYoutube動画が再生されます。
グロサポ活用の2つの事例を下記のリンクでご紹介します。是非ご確認ください。
事例１：工作機械の稼働率向上を図るためにグロサポを採用
https://www.sem.co.jp/inet/result/detail/2
事例2：より効率的な製造ラインの運用に繋げるためにグロサポを採用
https://www.sem.co.jp/inet/result/detail/1
その他にも経済産業省のロードマップにも先行事例として多くの事例が出ているのでご参照ください。
※経済産業省中部経済産業局：スマートファクトリーロードマップ33p以降参照
https://www.chubu.meti.go.jp/b21jisedai/report/smart_factory_roadmap/roadmap.pdf
- まとめ
スマートファクトリーは、単なる生産性の向上にとどまらず、モノづくりのあらゆる側面に革新をもたらします。そのため、製造業の未来を大きく変革する可能性を秘めた革新的な取り組みです。様々な課題も存在しますが、これらの課題を克服することで、飛躍的な生産性向上、高品質な製品の製造、新たなビジネスモデルの創出など、様々なメリットを実現することができます。国も製造業のスマートファクトリー化を後押しするための補助金や助成金、サイバーセキュリティの資格支援や外部人材の活用等様々な取り組みをして主に中小企業の負担軽減策がなされています。しっかり情報を掴み、外部リソース等も活用して企業成長につなげていきましょう。
