IoT導入セミナー

平成30年月14日日
平成 年9月IoT実践導入方法と具体例紹介(IoTを導入しようとする企業への実践的支援)

武蔵通産株式会社代表取締役 服部 修
１

IoTを如何に使うか広い応用を持つIoT技術だが、共通して言えることはIoTは目的では無く、目的達成の手段である
その前に、営利を目的とする企業として求めるものは

直接の目的は利益を最大限にする

その手段は 作業効率を最大限にする
具体的には 効率を下げる原因を究明して改善する
改善後の結果は 残業０、規格外品０、安定的な雇用維持
細かく見てみよう

その為には①より細かな生産データを基にした現状把握②実行可能な改善策の立案とその実施③改善策の実施状況の測定と確認
武蔵通産株式会社

２

どうしたら作業効率を最大にできるか

企業活動は生産装置と従業員で支えられている
作業効率は装置稼働率と言い換える事もできる
例えば、製造業に於いて作業効率と言えば①製造装置の稼働率を最大にする②製造装置の停止時間を最小にする③作業者の配置や効率を最大にする
その為に改善活動やISO活動を行っている
しかし、現実には結果が伴っていない場合が多い
何故？
改善が進まない要因が内在している

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３

何故、効果的な改善活動ができていないのか？

改善活動の中身に欠陥があるのでは？
製造データ取得段階での問題点①切れ目の無い製造データが取得できていない②取得する製造データ種が少ない③製造データ取得方法に取る人の個性が出る
要因分析段階での問題点①データ量が多くて分析に時間が掛かる②適切な分析方法が判らない問題を解決するにはどうした
ら良いだろう？

忙しいよう～（現場の声）

結果とて不充分な改善活動計画になってしまう
武蔵通産株式会社

４

改善活動に携わる人員の状況は改善活動専門で雇われた製造員は先ずいない
日本の製造員は多機能だ！ 主な仕事だけでもこれくらいある①生産業務に従事する②製造設備の状態確認をする

そう、非常に忙しいです③作業日報やその他報告書を作成する
時には会社の行事や奉仕活動にも参加させられる
これでは継続的な製造設備の稼働状況を把握するのは無理
設備の稼働状況を機械に収集・分析させたらどうだろう！
①機械なら定期的に且つ確実に収集できる②機械ならデータに作業者の個性が出ない③コンピューターなら集計と計算が得意

ここで言う機械をIoT機器と考えたらどうだろう

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５

IoT機器を使った過去の成功事例では
平成２９年度埼玉県産業公社企画の｢ＩＯＴ実践講座｣では改善実績は金額で１１％程度でした
埼玉県が行った施策から次のことが言えます①IoT機器は改善ツールとして有効だが、改善額は限定的②稼働率改善と言う目的に絞ったので結果が出た③データを取るのが目的では無く、どう分析するかである④中小企業でもやる気があれば充分実行が可能

中小企業がIoTを実践する時の要素が見えてくる
ここからは製造業を例として考えを進める
武蔵通産株式会社

６

過去の事例の結果を要約すると最も重要な事は「何でもできる」は何もできないと同じ目的を絞り込んでIoT機器を導入する
ここで見えてくる事は①ＩｏＴ機器の設備投資は改善実績に見合った範囲にする②目標は利益に直結する内容に絞る③重要なのは結果の分析で、データを取る事ではない④分析結果は放置せず、必ず対策案を検討する⑤立案した対策案は必ず現場にフィードバックする
項目毎に見て行きましょう
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７

IoT機器の投資適正範囲
IoT機器を導入するとコストが掛かる。適正範囲は？

設備投資と人件費を合わせて考える
念頭に置く事は改善率は装置毎で１０％前後①効果金額が少ないので小規模の装置にする
工場全体敷設は避け、必要な部分のみ敷設②改善活動は作業者の関与が不可欠
改善活動には従業員が行うものなので、適正投資額には人件費を含めて計算する③出来合いのIoT機器の導入がお勧め
IoT技術開発は高価で、自前開発はお勧めしない

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８

何を目標とするのかに的を絞る製造装置の稼働率改善
何を見るか

稼働率下げている多くの要因

１．製造装置が製品の生産を行っている時間
装置が実際に製品を作っている時間を知る
効果：サイクルタイム短縮や製造条件見直しに寄与する

２．通電されていても装置が休止状態の時間
通電中だが製品を作っていない時間を知る
効果：段取り方法や人員配置の見直しに寄与する

３．故障、停止、エラーで停止している時間
手動停止や自動停止などで止まった時間を知る
効果：装置保守や消耗品交換頻度の見直しに寄与する

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９

どうやって分析するのか

データ収集と分析はIoT機器にやらせれば良い
IoT機器と作業者の役割区分
データ収集

データ解析

IoT機器の受け持ち範囲

改善策立案

改善策実施

作業者の受け持ち範囲

IoT機器にはこんな特性があるからです１．定期的で決まった作業を得意とするコンピュータが絶え間なくIoT機器の制御を続ける
２．ファイル操作、計算、グラフ表示が得意
ディスクに保存したデータの呼出し、ビッグデータの計算、液晶画面へのグラフ表示等決められた作業を得意とする

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１０

解析結果をどう改善対策につなげるか

従来の改善手法を用いて対策を立案
埼玉県産業振興公社の施策の場合は改善活動専門のコーディネータ三神様が指導した
実際に行った事は
１．施策参加企業を定期的に訪問した
２．改善対策の聞き取りを行った
３．指摘や指導を行い、方向性を明確にした
重要なことは
改善手法は従来の方式で充分、この方法で改善活動を行って来た企業は多いが第三者の目で見る事が大事
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１１

改善フィードバック後の確認

改善確認でもIOT機器が活躍する
改善確認作業もデータを取って、分析することから始まる
改善活動は切れ目の無く行う必要がある
精度の高い改善施策を実施する事で、付帯効果として得られる利点が見えてくる。
元気に切れ目なく！

付帯効果として考えられる応用例
１．現場作業改善への応用
２．人事考課と基準書の見直しへの応用
３．設備投資判断への応用
改善活動を行った結果見えてくるものを説明しましょう⇒

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現場の作業改善への応用例
できることは日々の稼働率監視と効率改善施策

１．日々の装置稼働率監視①製造装置の稼働状況把握と稼働日報等作成の自動化②製造装置の改善点把握と保守内容と時期の予見③ISO9001準拠の製造データ収集

２．生産効率追求施策①異なる条件下での生産効率比較検討
例：異なるサイクルタイムを持つ装置を２台持ちさせた時の最高効率条件の探査②ラインバランスの検証と人員配置の検討
例：ネック工程解消の為の設備能力査定と適正人員配置検討用の基資料収集③投入検討製造設備の仕様と投入時期見極め
例：生産性向上の為、新規設備を導入する際に現設備の効率最適化を行った結果を基に仕様や導入時期を決定する

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１３

人事考課への応用と基準書見直し
取得データには作業者の作業時の個性が反映される製造手順は基準書で規定されていても作業者の癖が反映さなぜ？ れる場合が多く、日生数が作業者の行動に影響を受ける事がある。この現象を解析ソフトのグラフから読み解く事ができる場合がある。
取得データに作業者名を入れる事で次の事が可能になる①稼働寄与率に従った人事考課用資料
複数の作業者が同じ工程を担当する場合、作業者ごとの設備稼働率を判定し、人事考課用の資料として用いることができる②不合理な製造基準書の見直し
製造基準書はその製造に最適な条件で作成されている筈だが、そうでない場合もある。解析ソフトにグラフに表現される作業者共通の問題点から、不合理な基準を見出すことが可能になる

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設備投資判断への応用
製造設備の最大能力を知る事が正しい投資判断に至る
生産設備には日稼働率がほぼ１００％の時が存在する。それ
なぜ？は解析ソフトのグラフから読み取る事が可能で、その時の生産個数をその装置の最大能力と判断することができる
稼働率ほぼ１００％の時の生産能力から次の事が実践できる①設備投資すべきか？外注加工で済ませるか？の判断
最大生産能力が判る事で設備償却を含めた必要経費の総額が計算可能になる。現在及び将来に渡る生産量の伸びと比較して設備投資をすべきかの判断材料になる②外注加工に出す場合の委託加工費の適正化
最大能力に於ける製造原価は所謂「底値」に当たる。この値を知る事で外注出しの際の価格交渉で、適切且つ自社に有利な加工単価を提示できる

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１５

IoT機器の具体例を見ていこう
階層別に

製造データ解析用IoT機器

ハードウエア（電子回路）

ソフトウエア（コンピュータ内）

接続機器

制御ソフト

無線機器

製造装置

無線機器
製造装置は旋盤、切削機、プレス機、成形機等がターゲットになる
埼玉県の施策では古い機械が多かった

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解析ソフト

送信機と受信機で構成されていて、送信機は製造データを送り、受信機が受けて、パソコンに送る送信機（子機）の例

受信機（親機）の例

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ＩｏＴ機器に必要な基本機能
IoT機器と作業者の役割区分を忘れずに
データ収集

データ解析

実例：温度、流量、速度等の変異
改善策立案
改善策実施

IoT機器の受け持ち範囲

作業者の受け持ち範囲

データ収集機能

収集データ解析機能

必要なハードウエア①製造装置との接続回路②無線機器(②無線機器(送信機と受信機)送信機と受信機)③Windowsパソコン
Windowsパソコン
必要なソフトウエア①制御ソフトウエア

必要なハードウエア①Windowsパソコン
Windowsパソコン②プリンタ
必要なソフトウエア①解析ソフトウエア
Windowsパソコンは共通でも可Windowsパソコンは共通でも可

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１７

装置稼働率を分析する為のデータとは？

通常、製造装置の制御盤上に表示されています
重要なのが次に示す５項目です。

①異常（自動停止） 装置が異常を感知し、装置を停止②手動停止 製造員が異常を察知して、手動で停止③手動運転 製造員が手動で装置を動かしている状態④自動運転 自動制御で装置が生産を行っている状態⑤電源投入 電源が投入され装置が可動状態にある
それに加えて、次の様なものもあります⑥温度変化 装置の温度や製造条件温度等の温度値⑦速度変化 原料の流量や刃具の回転数等の速度
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製造装置と接続する方法
前頁の信号は２種類の収集方法に大別される
ON/OFFデータの場合

数値データの場合

方法１： リレー接続方式

ＰＬＣ接続方式

パイロットランプにリレーを付ける装置を制御するＰＬＣ機器の出力側からデータを収集する

長所 調整無しで安定したデータが取れる
短所 リレー敷設は装置メーカに依頼して、作成して貰う必要がある

方法２： 光学アダプタ方式
光学素子で動作表示灯の点滅を直接デジタル信号に変換する

ＰＬＣ機器には端子台があり、圧長所 着端子でデータ接続ができる。
注意点①出力規格がメーカによって異なる②ノイズ対策が不十分な場合がある③内部が改造されている場合がある

長所 製造装置側に全くの改造を施す
必要が無い
動作表示灯は形状や明るさに違
短所 いがあるので専用の回路と外装を設計する必要がある

３つの方法に付いて詳細を見て行きましょう！

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１９

製造データの変換方法について
要点

ＩｏＴ無線機が送れる形のデータに変換する

ＩｏＴ無線機は通常ディジタルデータしか送受信できない
注釈：デジタルデータ＝０又は１で表現できるデータのこと

ＯＮ／ＯＦＦデータと数値データでは変換方法が異なる
ON/OFFデータの場合
ON/OFF状態を０又は１に変換する
状態を０又は１に変換する

ＯＮ状態

数値データの場合
ＡＤ変換器を使って数値化する
例えば

ＯＦＦ状態
摂氏０度
摂氏５０度
摂氏１００度

１０

１０
５１０
１０１０

ＯＮ／ＯＦＦデータと数値データの具体的な変換方法を次の頁から見て行きます
参考：ＡＤ変換器(Analogto Digital Converter)は電圧を数値化する一手段です
は電圧を数値化する一手段です
参考：ＡＤ変換器

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２０ON/OFFデータはどうやって取るのパイロットランプ点滅と同期した信号をデータにする
その原理とは、原則パイロットランプが電源点灯時稼働＝１電源消灯時

停止＝０

データを取る間隔（サンプリング）と取得データの関係
サンプリング時間
取得データ

０１

１１００１１１

データを取得したら直ぐに無線で送る
無線パソコン

送信側
測定子機

受信側
無線親機

自動停止の取得データの取得データ
手動停止の取得データの取得データ
手動運転の取得データの取得データ
自動運転の取得データの取得データ
電源投入の取得データの取得データ

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２７

数値データはどうやって取るの温度を例としてＡＤ(電圧⇒数値)変換を行います
温度

ＡＤ変換値

１００度

１０１０
サンプリング５０度

サーモスタット制御の場合、温度信号は揺動しますよ

５１００度

１０時間

データ形状

１０

パソコン

受信側
無線親機

５１０
無線
送信側
測定子機

１０１０
第１ＡＤＣチャンネル値
第２ＡＤＣチャンネル値
第３ＡＤＣチャンネル値

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２１

製造装置と接続する際の要検討点正しいデータ取得を阻む要素がある製造装置のラインノイズ製造装置、特に古い装置はノイズ対策が施されていないので、信号がノイズに汚染される対策方法 ライン・ノイズ除去フィルターを搭載する
ON/OFFデータの場合
問題点１
ON/OFF信号を正しく１と０に判
ON/OFF信号を正しく１と０に判定する方法が必要
解決策１
ＯＮ/
ＯＮ/ＯＦＦ信号を比較器を使って１と０に変換する
どう解決しているか１
当社製ＰＤＡＴ２型にはバイアス電圧回路と比較器が標準装備されている

特許出願中

数値データの場合
問題点２
接続機器間で動作基礎となる基準電圧に差がある
解決策２
電圧整合器を間に挟む
どう解決しているか２
当社製ＮＢＬＡ１型がオフセッ
ト電圧と信号増幅率の整合を同時に行う

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２２

制御ソフトウエアで簡単データ取り必要作業

接続送信機の存在確認と自動測定

通常のデータ収集はパソコン立ち上げ後、立上後２ステップで完了

接続送信機の確認

無線ネットワークに接続している送信機の個体と個体数をスキャンし、異常が無いか確認する

自動測定

測定開始のボタンを押すと設定条件に従ってデータを取得し、保存し、終了ボタンを押すまで継続

送信機確認の画面例

武蔵通産株式会社

自動測定の画面例

２４

測定日選択による集計結果
日処理結果の表示

結果の数値表示

指標毎のセグメントグラフ

優先順位付きグラフ 指標毎集中グラフ

時間の流れ
セグメント毎優先順位付きグラフ

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２５

稼働率改善に必要なソフトウエア
月度処理の結果表示

指標毎の月度グラフ推移

武蔵通産株式会社

指標毎の月度数値推移

指標毎の統計値

時間の流れ

２６

報告書の書式例①作業者情報日報の書式例

月報の書式例

②指標数値

③日グラフ

④統計値
⑤時間割グラフ⑥月度グラフ
⑦作業コメント

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２７

実測例１：稼働率ほぼ１００％の場合
通電時間＝稼働時間（自動運転）の場合
主電源ON時間と自動運転
時間と自動運転ON時間がほぼ同一値を示す
時間がほぼ同一値を示す
主電源
時間と自動運転

自動運転と主電源の時間が同じになっている為、電源投入と同時に自動運転が開始された
優先順位付グラフ

自動運転
主電源(主電源(入)武蔵通産株式会社

２８

データ解析の結果を有効に生かすには作業手順

従来のＱＣ手法を用いて改善策を立案と実施

データ収集

実例：温度、流量、速度等の変異
改善策立案
改善策実施

データ解析

ここまでの作業は終わった

次に作業を行う部分

立案後に改善策立案

改善策実施

解析済データを検証し、次の事に留意しながら改善計画を立案する
装置電源を入れるのが早過ぎないか？作業が終わったのに①無駄な通電時間 装置電源を入れ放なしになっていないか？
装置調整が正しく行われているか？停止時の回復手順は準②自動停止が多い 備され、作業員に周知されているか？
手動停止や１サイクル後の停止時間が長い場合は作業者の③停止時間が長い 仕事が多く、全てに対応できない場合はないか？
④熟練度は充分か 作業者が充分熟練していないと、作業者別の停止時間が長くなる傾向にある。再トレーニングの検討もすべき

武蔵通産株式会社

２９

いざ導入へ： ＩｏＴ機器導入の流れと纏め
埼玉県産業振興公社「ＩｏＴ実践講座」の場合

導入ステップ
最終目的の明確化

残業時間０、納期遅延０、給与手当の増額等作業者の生活に密着する内容

目的達成の手段

装置稼働率最大化、故障停止時間最小化等改善の目的として提唱された対象装置選択

ネック工程の装置や加工時間の長い装置が測定対象として選ばれた

接続方法の決定

被測定装置とＩｏＴ機器を接続する寳保としてリレー方式が３/４を占めた

ＩｏＴ機器設置と測定

ＩｏＴ機器を敷設して、毎日朝測定開始、夜測定終了でデータ取りを継続

解析と対策立案・実施

日単位、月単位で分析を行い、対策を立案・実施する。日報と月報を残す

武蔵通産株式会社

３０データ取得対象装置の選択
選択の勘所改善して一番効果の大きい装置順に選択する

効果の大きい装置とは

IoT実践講座の参加者は事前に装置を把握してた

ネック工程の装置
大量の製品を流すとラインが滞る工程。この工程の装置の稼働率を上げると、その効果はライン全体に波及する。

工程時間が長い装置
１サイクルの時間が長い装置は作業者が作業を掛け持ちする場合が多いので、作業ロス時間が多くなる傾向にある

故障が多い装置
どの様な場合に故障停止を起こすかを知る事で調整や保全方法が見えてくる。自動機の場合、無停止運転で大きな効果が期待できる

武蔵通産株式会社

３１

ＩｏＴ機器との接続方法を選択
注意事項

改造をする際は必ず装置メーカの了解を得て下さい

注１

リレー方式

ＰＬＣ方式

光学方式

背景

①装置メーカがリレー回路付加に協力的②測定に必要な信号が取り出せる①装置がPLCで制御されている②PLCから必要な信号が取り出せる①装置メーカがリレー回路付加に非協力的②制御盤上で光信号の取出しができる

準備①圧着端子用ケーブ
ルの準備①圧着端子用ケーブ
ルの準備①光学アダプターの設計と製造
注２

奨励

第１番

第２番

第３番

注１：無断で配線を引き出すと未承諾改造とみなされ、設備保守に問題が生じる
注２：光学アダプター製作はカスタマイズ作業であり、特注になる

武蔵通産株式会社

３１

技術サポートについて「IoT実践講座」では当社が次の技術サポートを行いました
IoT実践講座」では当社が次の技術サポートを行いました

設置場所の下見装置の位置、送信機と受信機の位置、パソコンの位置などを確認する

通信実験の実施

模擬ＩｏＴ機器を使って十分な通信が行えるかを実地で測定する装置との接続製造装置のデータ端子と送信機のケーブルを接続する

ＩｏＴ機器と敷設

ＩｏＴ機器を所定の場所に敷設し、正しく通信するかを確認

ＩｏＴ機器条件設定

データ取得の為の条件を設定・確認する

操作方法説明作業者と工程技術者にＩｏＴ機器の操作方法の教育を行う

武蔵通産株式会社

３３

改善策の効果検証
IoT機器を用いてデータを取り効果を検証
改善効果の検証方法
改善前と同じ条件でデータ取りを行い結果を比較し、金額差で出すで出す改善前と同じ条件でデータ取りを行い結果を比較し、改善後

改善前
ー

稼働率 ９０％

改善率＝稼働率 ８０％

１０％ XXk円
円

継続定期なデータ取りの推奨「継続は力なり」⇒「継続は力なり」⇒最新の設備状態を把握することが可能になる

まとめ
ＩｏＴ機器を使う事は何も新しい事を始める訳ではなく、作業の一部を機械に担当させると言う考え方で進めると違和感が出ない

以上
武蔵通産株式会社

３４