スマートファクトリーとは？目的やメリット、課題について解説

社会のあらゆる分野で AI や IoT 技術の活用が進む中、製造業においても、これらの先端技術を活用した新しい工場「スマートファクトリー」が注目されています。製造業の課題である人手不足の解決においても、スマートファクトリーへの以降は効果的な手段です。
本記事では、スマートファクトリーが注目される背景と導入の目的に加え、メリットや課題について解説します。

スマートファクトリーとは AI や IoT を活用して生産を最適化・自動化する工場

スマートファクトリーとは、AI や IoT 技術を活用して、ネットワークで工場内のシステムや設備を連携し、生産や業務管理を最適化・自動化する工場のことです。
各種データを収集・分析して、課題認識や業務プロセスの改善を行っていくことで、従来の工場に比べ、生産性や品質の向上が期待できます。

スマートファクトリーが注目される背景

近年、スマートファクトリーが注目を集めている背景には、日本の労働人口の減少により、人手不足が深刻化している現状があります。この課題は、製造業も例外ではありません。人材の確保と同時に、生産性の向上が必須となるため、スマートファクトリーのニーズが高まっているのです。

また製造現場では、技術力の高いベテラン従業員の高齢化が進み、スキルの継承に関しても課題となっています。工場のスマート化が進めば、ベテラン従業員の技術をデータ化して収集・解析し、技術者の育成や産業ロボットによる再現が期待できます。

DX との違い

近年注目されている DX（デジタルトランスフォーメーション）は、スマートファクトリーを実現する手段のひとつです。データとデジタル技術の活用によって、製品やサービス、業務、ビジネスモデルなどを変革し、市場における企業の競争力を向上させることを指します。
スマートファクトリーは製造業の企業が DX を推進した結果たどり着くものであり、DX 推進はスマートファクトリー実現のために欠かせないものです。

スマートファクトリーの目的

スマートファクトリーは、どのような目的で導入されるのでしょうか。ここからは、品質やコストなどのさまざまな側面から、スマートファクトリーに移行する目的について見ていきましょう。

品質を向上させる

スマートファクトリーの目的のひとつが、品質の向上です。センサーによるデータ収集や、ミスの発生時に通知を行うシステムにより、不良率を低減します。また、データからミスやバラつきが生じる原因を特定し、作業工程の見直しなどを行うことで、品質の安定化につなげることが可能です。さらに、収集したデータを設計データと関連付けて仕様を見直すことで、設計品質の向上も期待できます。

コストを削減する

スマートファクトリーは、コスト削減にもつながります。設計事例のデータベース化や解析によって、材料の使用量を削減することが可能です。また、生産管理システムのデータを活用して、将来の需要を予測することで、リソースや在庫を減らすことができます。

生産性を向上させる

スマートファクトリーの目的として、生産性の向上も挙げられます。生産管理システムのデータを利用した稼働・作業計画の最適化によって、設備・人の稼働率を上げることが可能です。また、情報の入力や表示の自動化などによって人の作業を効率化し、収集したデータから設備の故障を事前に予測することで、設備の故障に伴う稼働停止を削減します。

製品を量産する期間を短縮させる

スマートファクトリーは、製品を量産する期間の短縮につながります。設計事例のデータベース化と解析により、製品の開発や設計の自動化を可能にします。また、開発・生産データを一元管理することで、仕様変更もスムーズになり、迅速な対応ができるでしょう。生産ラインシミュレーターなどを活用すれば、生産ラインの設計や構築の短縮につながります。

人材不足・育成に対応する

スマートファクトリーの目的として、人材不足や育成への対応も挙げられます。個々の従業員の特性に応じて業務サポートができるため、多様な人材の活用につながります。また、高い技術を持つ人材の業務の進め方をデータ化して分析し、そのノウハウをロボットに学習させ、人材育成に活かすことも可能です。

新たな付加価値を提供する

製品に新たな付加価値をつけることも、スマートファクトリーの目的のひとつです。データ連携により多様なニーズへの対応力が向上し、加工技術が高められます。また、製品の使用状況データやユーザーの利用データを収集・分析することで、新製品・サービスの提供や製品性能の向上にもつながるでしょう。

リスク管理を強化する

スマートファクトリーは、リスク管理の強化も可能です。AI や IoT などを生産ラインに組み込むことで、不良品出荷リスクの軽減につながります。また、不具合が発生した際、データを分析することで、早期の原因究明が可能となり、影響を最小限に抑えられます。

スマートファクトリーで用いられる技術

スマートファクトリーには、さまざまな最先端技術が活用されます。ここからは、スマートファクトリーに用いられる技術について、具体的に見ていきましょう。

IoT

IoT は Internet of Things の略で、物がインターネットにつながる仕組みのことです。センサーやカメラを通じたデータの収集・分析、遠隔操作、アプリとの連携などを可能にする技術です。
スマートファクトリーにおける IoT は、生産ラインの機械や設備に設置されたタグやセンサー、カメラなどを指します。これらから収集したさまざまなデータを活用することで、生産の効率化や品質向上、設備の省エネ化、働き手の業務負担軽減につながります。

AI

AI とは、人の言葉の理解や認識、分析、判断、提案といった人間のような知的行動をコンピューターに行わせる人工知能のことです。音声アシスタントから自動車の自動運転、お掃除ロボット、チャットボットなど、さまざまな分野で活用されています。
スマートファクトリーにおいて AI は、センサーなどで集められた膨大な情報を処理し、分析するために欠かせない存在です。AI を活用することで、将来の需要予測なども可能になり、生産リソースの削減や在庫の削減に役立ちます。

AR

AR とは、デジタル情報を現実空間に重ね合わせて表示させ、現実を拡張する技術のことです。
スマートファクトリーにおいては、例えば AR グラスのディスプレイ上に作業工程を表示するといった使い方ができます。また、現場における点検・保守、研修・トレーニングなどでの活用も期待されています。

デジタルツイン

デジタルツインとは、現実空間の環境をバーチャル空間上に再現する技術です。スマートファクトリーにおいてこの技術を活用することで、現実で行うとコストや時間がかかる製品・サービスの開発シミュレーション、工場の設備の挙動に対する分析を迅速に行えます。

スマートファクトリーのメリット

工場をスマートファクトリーに移行するメリットは、多く挙げられます。ここからは、スマートファクトリーのメリットについて、それぞれ紹介します。

生産状況が可視化できる

スマートファクトリーでは、生産ラインや設備のリアルタイムな情報を集めることで、作業工程とそれに関わる作業員・設備・材料が可視化できます。生産状況の変化に柔軟に対応できるので、より低コストで高品質な製品の開発が期待できます。

人手不足が解消できる

スマートファクトリーでは、業務の自動化や効率化が進むので、人手不足の解消につながります。AI やロボットによる作業の自動化で、単純作業の負担を軽減できる他、データを活用して従業員の業務を最適化できます。

材料や設備が最適化できる

材料や設備の最適化ができることも、スマートファクトリーのメリットです。スマートファクトリーでは、材料の調達コストや製造ラインの状況を細かく把握でき、データにもとづいた作業工程の最適化や在庫管理の自動化が可能になります。その分、製造コストの削減につながるでしょう。

需要と供給の予測ができる

スマートファクトリーでは、製造現場のデータや市場の需給データなどを活用することで、精度の高い需要と供給の予測ができます。それをもとに出荷計画を立てれば、在庫が余って無駄になる心配もありません。

工場同士の連携が強化できる

工場が複数ある場合も、スマートファクトリーで可視化されたデータがあれば、工場同士が連携しやすくなります。各工場固有の技術を組み合わせてフレキシブルな技術開発ができれば、大きな設備投資がなくても、柔軟に新しい製品の開発が行えます。

スマートファクトリーを実現するための課題

このようにさまざまなメリットがあるスマートファクトリーですが、課題がないわけではありません。以下の点に配慮した上で、対策を考えておく必要があります。

初期コストがかかる

スマートファクトリーに欠かせないシステム・ネットワークの整備には、多額の費用が必要です。例えば、FEMS（工場エネルギー管理システム）を構築するには、機器や設備の導入に加え、従業員の育成などのコストもかかります。
特に優先すべき課題を洗い出し、スモールスタートで始めることが重要です。

従業員の理解を得る必要がある

スマートファクトリーでは、これまでと異なる機械やオペレーションが導入されるため、従業員の理解を得て進めることも大切です。現場の声を聞き、新しいオペレーションに関する研修会を開くといった対策が必要になります。

セキュリティの強化が必要となる

スマートファクトリーでは、多くのシステムやデバイスを接続することになります。そのため、サイバー攻撃によるシステム停止やデータ流出などに対する備えが欠かせません。セキュリティ強化を行っておきましょう。

スマートファクトリーを成功させるポイント

スマートファクトリーを成功させるには、小規模から始め、実際にシステムを動かしながら改善を進めていくことが重要になります。特に成功のポイントとなるのは、以下のとおりです。

スマート化に必要な要素を洗い出す

スマートファクトリーを成功させるためには、必要な要素の洗い出しが必須です。まず現場で特に優先すべき課題を洗い出し、スマートファクトリー化の対象となるプロセスや業務範囲、データの活用レベル、コストなどを明確にします。目指すスマートファクトリーの姿について、組織内の関係者と共有し、推進体制を整えることも大切です。

トライアルでシステムを導入する

スマートファクトリーをつくる際は、トライアルでシステムを導入しましょう。初期段階では機能を絞り込んだスモールスタートとし、IoT ツールも内製開発や設備の改良ではなく、後付けで対応するのがおすすめです。

運用を見直して改善していく

システム導入後は定量的なモニタリングを継続して行い、導入効果を測定・評価します。効果が小さくても早い時期からそれらを共有することで、従業員の意識改革も行いながら運用の定着を図るとともに、継続的に運用を改善していきます。

多言語対応をしておく

海外展開している製造業者の場合、海外の工場でも日本と同じシステムを使って生産管理を行うことが少なくありません。ミスや事故を減らすためにも、現地の従業員向けにさまざまなシステムの view 部分を多言語化しておくと、スムーズに業務が回ります。

スマートファクトリーへの移行に伴って多言語対応も検討しよう

グローバル企業の場合、スマートファクトリーへの移行と併せて、多言語対応も検討するのがおすすめです。スマートファクトリーの実現とともに、作業プロセスやマニュアル、研修内容の多言語化を行っておけば、効率的な作業や人材育成が可能になるでしょう。このような場合は、多言語化ソリューション「WOVN.io」が役立ちます。

「WOVN.io」は、企業が独自に構築したシステムやパッケージシステムであっても柔軟に導入が可能です。ゼロからシステム構築をする必要がないので、時間やコストを削減して、スピーディーに多言語化できます。翻訳品質については、機械翻訳や生成 AI をベースに、社内用語や固有名詞などもあらかじめ用語集機能に登録できる仕組みです。システムの安定性が担保されており、堅牢なセキュリティが評価され金融機関などにも導入されています。
スマートファクトリーの移行に応じて多言語対応を行う場合は、ぜひ「WOVN.io」の導入をご検討ください。