IEEJ：2018年2月掲載 禁無断転載

製造業の IoT とエネルギー消費
The Factors on the Influences of Energy Consumption of IoT
in Manufacturing Industries
太 田 充 亮 ＊Mitsuaki Ota
IoT in manufacturing industries has increased attention in recent years with various concepts including
Industri4.0 in Germany．This paper clarifies the features of IoT，analyses examples from manufacturing industries
in Japan and discusses the perspectives from energy consumption．IoT can be classified in terms of technologies
and application process．Main technologies consist of ①things，②cloud serer and ③open internet．The
application process can be categorized into 5 stages;①acquisition of information ②visualization ③management④prediction and ⑤control．Based on the examples，the volume of things and cloud server is increasing in Japan.
On the other hand，open internet is not so much introduced．As for the application process，most of examples
still remain in ②visualizing phase．For the quantitative study, it will be important to research the impacts
on the whole supply chains, the possibility to expand into unfamiliar areas such as material industries andsmall businesses and the policy issues on the cross-sectional influences by IoT．

Keywords:Industry4.0，IoT，Sensing，Cloud server, Internet

１．はじめにや農業機械に取り付けたセンサーからのデータを利用し，近年，様々な分野や業界で IoT を巡る動きが注目を集め異常の検知や機械の保全・遠隔保守を行ったりする例などており，製造業もその例外ではない．製造業の IoT が注目様々なサービスが登場し始めている．一方,社会的注目が高を集める契機の一つが，ドイツ政府が 2011 年に発表したビ

まって間もないこともあり，IoT の普及拡大によるエネルギ

ジョン Industry 4.0(第４次産業革命）である．そこでは，ー需要への影響を評価する研究例は少ない．そのため，そIoT 技術を活用して，さらなる製造の効率化や大幅なコストの影響要因や実態把握の方法などの検討・検証が，今後は削減を目指すとしている．

重要になると思われる．そこで本稿では，IoT の特徴についこのドイツの動きに対し，アメリカは民間主導で 2014 年て整理した上で，日本の製造業における現時点での IoT 活にインダストリー・インターネット・コンソーシアム(IIC)

用状況を検証するとともに，エネルギー消費に与える要素を立ち上げ，中国は 2015 年に製造強国になるためのビジョや構造に着目した定性的な影響について考察する．

ン「中国製造 2025」を発表した．同様に日本政府も，「ロボット革命イニシアティヴ協議会」(2015 年 5 月)の設立や

２．IoT の特徴

「Society 5.0」(2016 年 1 月)，Connected Industries(2017

2.1 IoT のコア技術と活用プロセス

年 3 月)など様々なビジョンを発表している．日本ではいず

IoT は，一般的に「モノのインターネット」と訳されるが，れにおいても製造業に限らず，農業や介護，サービス業な

本稿では，主に技術と活用プロセスの観点から IoT を捉え

ど様々な分野に IoT が波及し，それぞれが繋がる社会を未て整理する．IoT のコア技術となるのは，あらゆる①モノ，来図として描いている点が特徴である．

②クラウドサーバー，そして③オープン回線の 3 点から構成されると考えられる（図 1）．

このような背景の下，日本の製造業の現場でも既に IoTの活用が始まっていると言われる．具体的には，建設機械＊(一財)日本エネルギー経済研究所 化石エネルギー・電力ユニット〒104-0054 東京都中央区勝どき 1-13-1 イヌイビル・カチドキ

本論文は第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンスで発表されたものを転載許可を得て掲載いたしました。

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じて状態の②見える化，③管理（監視），④予測（分析），そして⑤制御（実行）することによって構成される．ただし，状況によっては，必ずしも 5 つのプロセスが独立して機能しているのではなく，②見える化と③管理を同一視する例や，情報を①収集せずに，従来の製造工程などを②見③ オープン回線①モノ

図1②クラウドサーバーえる化するといった事例もある．本稿では，以上の 5 段階が基本的なプロセスと考えて分析を行う．

IoT のコア技術

2.2

エネルギー消費に影響を与える要素

ここで IoT について，従来の関連技術との違いを表 1 にIoT の活用によるエネルギー消費への影響について，増エ示す．従来は，インターネットに接続されるモノはコンピ

ネ／省エネ両面から該当する要素を抽出すると表 2 の様にューターや携帯電話など限定的であり，取得できる情報量整理される．

も少なかった．これに対し IoT では，これまでインターネ
表2ットに繋がらなかった家電や医療機器，農業機器，乗り物，IoT がエネルギー消費に与える要素

更に製造業では，建設機械，農業機械，金型などあらゆる技術「モノ」がインターネットにつながり，センシング技術を増エネ要因

通じて，情報を取得することが可能になる．

省エネ要因

①モノ

センサー増加．

-②クラウド

データセンターのストレージ増加．

アウトソーシングによるサーバー台数減．

①収集

センサー増加．

-②見える化

モニター増加．

自律的省エネ行動．

③管理(監視)モニター増加．

自律的省エネ行動．

④予測(分析)プログラミング導入．

自動的な生産プロセスの最適化．

⑤制御(実行)

プログラミング導入 ．

③オープン回線取得した情報は，管理サーバーに集積される．従来の管内で閉じられる傾向があった．IoT の時代になると，オープンな外部の「クラウドサーバー」を活用する．このサーバ
ーには，自社の情報に加え，様々な企業や事業所の「モノ」活用プロセス

理サーバーは各社単位で所有するものであり，情報が自社自動的なエネルギー消費の最適化．

自動的なエネルギー消費の最適化．

から得られた情報が集積されている．このようにして集まった情報を，各企業はそれぞれの目的に応じて，製造プロ自動的な生産プロセスの最適化．

(出所)

表 1 と同じセスなどに活用することができる．
さらに,「モノ」と「クラウド」をつなぐ「情報通信網」

技術面では，インターネットにつながる①モノの増加にとして，IoT ではインターネットに代表されるオープンな回よってセンサーの数も増大し，エネルギー消費量（主に電線を活用する．従来は，社内のみで利用できる専用回線を力）が増加すると考えられる．また，②クラウドサーバー活用する傾向にあり，他分野や業務との連携を行うことがと③オープン回線は，蓄積する情報量の増加伴ってデータなかったが，IoT 活用社会では豊富なデータを活用し,業種センターにおける電力消費量の増加が想定される．一方，の垣根を超えた連携が期待できる．

自社サーバーを外部のクラウドサーバーにアウトソーシングした場合，外部サーバーでの単位情報量に対する電力消表1

費量が少なくて済み，ネットワーク全体としてのエネルギ

IoT と従来技術の比較

従来末端設備・コンピューターや携帯電話など限定的．

IoT・家電，医療機器，乗り物，建設機械，農業機械，・種類は少ない．

金型などあらゆるモノ（①）．

管理サーバー

・種類は豊富かつ膨大．
・情報が自社内でクローズされている．

・オープン性のあるクラウドサーバーの活用（②）

・サーバーも自社所有が多い．

・あらゆるモノから大量データを取得し，保有している．

情報通信網

・社内LANなど専用回線．

ー消費量を削減できる可能性も指摘されている 2).そのため，
IoT による①モノと②クラウド，③オープン回線の活用によるエネルギー消費に関しては，ネットワーク全体での評価を行う必要がある．
一方でプロセス面からみると，①収集の段階では，セン・ビッグデータの解析に活用できる．

サーを取り付けるモノの量が増大することによる増エネが・インターネット回線に代表されるオープン回線を主である．続く②見える化や③管理の段階に入ると，設備・他分野他業務などの連携がない．

活用している（③）．
・あらゆるモノとつながることがメリット．の稼働状況やエネルギー消費量を見える化するためのモニタリングが必要となり，稼働モニター数の増加に伴い増エ(出所)

各種資料より筆者作成

ネ要因となり得る．一方,工場内のエネルギー消費量を見える化すれば，機器の効率的利用によるコスト低減など，自IoT の活用プロセスは，センシング技術などによって様々な情報をクラウドサーバーに①取得（集約）し，目的に応律的な省エネ行動が誘因されることが期待される．④予測や⑤制御の段階では，生産工程管理がプログラム化され自IEEJ：2018年2月掲載 禁無断転載

動的に生産プロセスの最適化が行われるため，それを制御

ビスセンタと設備をリモート接続して迅速な復旧を支援すするためのコンピューターによる増エネの可能性が考えらる遠隔保守サービス，設備データの蓄積・分析による故障れる.その一方で，生産プロセスの最適化に伴う省エネ効果予兆の予知保全，そして企業 A と企業 B の生産システムをや，更に省エネ実現の優先度を高めたプログラム制御にす

契約期間内に仮想結合するような工場間の連携などの例がることで，より大きな省エネ効果も期待できる．このよう含まれている．また「サプライチェーン」とは，過去の売に，IoT 活用プロセスの段階が進むに従い，エネルギー消費上実績などを基に製品の需要予測を行い，受注・生産・出量の制御をいかに関連づけるかが，IoT 化における省エネ実荷を最適に管理する例などが挙げられる．「顧客サービス」

現を考える際に重要になると考えられる．

は，需要家サービスの多様化・高度化を指向するもので，下水管路のマンホール蓋にセンサーを組みこみ，水位変動

３．現状分析をリアルタイムにクラウド上で監視する，ガスの供給エリ

3.1

ア内にセンサーを設置し，災害発生時にガス供給を遮断す

IoT の導入状況

本章は，前章の IoT の特徴を基に，日本の製造業の現場でる例などがある．
「その他」は，主に協議会の設立や概要のの IoT 普及状況を分析し，現在／将来のエネルギー消費に説明であり，IoT の事例ではないものを指している．

与える影響について考察を行う．現在の IoT 普及状況につ結果から，技術的にはモノの導入やクラウドサーバーのいては，ロボット革命イニシアティヴ協議会が公表してい導入が進展しつつある一方で，オープン回線の導入は進んる製造業での IoT ユースケースマップでの 210 件のサンプでいない状況が分かる．また，導入目的別に見ると，サプ2)

ルについて分析を行った ． 今回のサンプルは製造業におライチェーンにおける導入例が少ない点が特徴である．な

ける IoT 活用の一部事例である点に留意が必要である．

お，本事例の中には，紙媒体から Excel 入力に移行したもIoT の普及状況について，技術とプロセスの面から分類しのや，生産現場のデータを自社内のクラウドに収集して活用する例など，IoT の事例として適格ではないものも多く見た結果を図 2 と図 3 に示す．

られる．プロセス的には②見える化の段階で多く IoT が活用されており，③管理(監視)段階以降，特に④予測(分析)
0%

20%

40%

60%

や⑤制御(実行)の段階に進んでいる割合は少ない．技術／プロセス両面からみた実態からみれば，日本の製造業では全体IoT の導入が始まった段階にあると考えられる．

①モノ
製造行程

②クラウドサーバー③オープン回線

3.2 エネルギー消費への影響を考える視点

サプライチェーン

これまで，IoT 化の基本的な構造とエネルギー消費へ影響を与える要素の整理，そして，IoT 導入状況について定性的顧客サービスな分析を行ってきた．本章では，今後，定量的な評価を行
図2

うための要件を製造所内の視点と社会全体の視点（政策的IoT の導入状況(技術)視点）から考える．

(出所) 参考文献 2)より筆者作成

製造所内の視点についてみると，事業者にとって IoT の0%10%20%30%

導入は，製造工程の最適化や顧客サービスの向上など様々40%な目的への適応である（図 4）．そこでは，いわゆる IT 機器

全体①収集がすでに普及している中で，IoT 化によってどのような性能②見える化
製造行程③管理（監視）④予測（分析）⑤制御（実行）

サプライチェーンの設備・機器が追加的に導入されるのか，またその導入に伴う追加的なエネルギー消費量の把握と評価方法の精査が今後求められる．加えて，IoT の導入は，企業にとってのサプライチェーン構造そのものを転換する可能性が高い．そ顧客サービスのため，事業者の IoT 化によるエネルギー消費への影響を
図3

IoT の導入状況(プロセス)(出所) 図 2 と同じ評価するには，製造所内の直接的変化だけでなく，流通方法やサービス形態の変化にも着目した評価の視点が求められる．

ここで示している「製造工程」とは，生産設備の稼働状況を可視化・分析する例や，生産設備の故障発生時にサーIEEJ：2018年2月掲載 禁無断転載

4%(9件)

6%(12件)

13%(28件)

31%(65件)

14%(30件)
68%(143件)

63%(133件)
製造工程
サプライチェーン

大企業：301人以上

顧客サービス

中小企業：21‐300人

その他

小規模企業：1‐20人

図4

図6

IoT の導入目的

企業規模別割合(出所) 図 2 と同じ(出所) 図 2 と同じ社会全体の視点では，業種別の導入状況を見ると，機械更に，IoT の構造に着目した政策のあり方の検討も求めら系産業での導入が多いことが解る(図 5)．一方で，エネルギれる．具体的には，製造所内での IoT 化の進展は，データー消費量の大きな素材系産業での省エネを目的とした IoTセンターやクラウドサーバーなど製造所外のサービスに依化は，機械系産業に比べてポテンシャルが大きいと考えら存するネットワークの構築であり，IoT 化によって増エネにれる．そのため，IoT 化による将来的な影響をみるには，個も省エネにもなる可能性がある．省エネルギーや温暖化対別産業種別の活用可能性についても評価を行う必要がある．

策の観点で見た際に，どういった対象に重点的な取り組みを行うか判断するためにも，社会全体における IoT 化によるエネルギー消費への影響の部門横断的／総合的な把握と影響評価方法の開発が今後は重要になる．

13%(27件)
1%(2件)

４.まとめ

7%(14件)
1%(2件)

日本の製造業では IoT の導入が始まった段階にあると考1%(2件)
機械製造業

77%(162件)

食品飲料製造業

えられるが，今後エネルギー消費への影響を定量的に検討

繊維工業

する上では，製造所内のみならず，サプライチェーンを含化学工業 (含 石油石炭製品)

めた総合的な視点や，素材系産業や中小企業への導入の可窯業・土石製品製造業
その他

能性と省エネのポテンシャル，さらには IoT 導入による構造変化に着目した部門横断的な影響を加味した政策の検討

図5

業種別割合が重要になると考えられる．

(出所) 図 2 と同じ
参考文献
また，エネルギー政策上，更なる取り組みが期待される中小企業での IoT 活用状況は，大規模企業に比べ少ない状
況にある(図 6)．今後の IoT 化の拡がりが中小企業をどう取り込んでいくかは，社会的なエネルギー消費全体への影響を考える上でも重要と思われる．

1） IDC Japan；
https://www.kankyo-business.jp/news/009304.php（アクセス日 2017.11.01)
2） ロボット革命イニシアティヴ協議会；
https://www．Jmfrri.gr.jp/iot/429.html(アクセス日 2017.11.01)

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