InSystem Design

産業用途 IoT ‒ 第四次産業革命 (生産技術の革新)

少子高齢化による低下する労働人口競争力を高めて持続的に利益を上げるための仕組みづくり

ITを活用した考えるスマート工場

1

InSystem Design

産業の発展とテクノロジーの変化〜18世紀前半

1800年〜

1900年〜

2010年〜

人力による[家内制手工業]

動力による[大量生産]

コンピュータによる[生産の自動化]

IT を活用した生産性の飛躍的向上
コストダウン、ダウンサイジング

生産性が低い考えるスマート工場(労働力の補完)

低下する労働人口
生産性の維持人の能力に依存した
多重・独自・属人分業による専門化

プロセス改善による標準化

自動・自律化による小人力・最適化

作業者の能力動力源の進化水力 → 蒸気 → 電力

コンピュータ
生産管理・設備・FA

Internet・IT・DX
IoT・M2M・AI

需要を充足

効率化の追求効率化の加速

最適化の追求Industrie 4.0,
IIC (Industrial Internet),
IVI, Society 5.0

生産性

超高齢化・少子化・熟練技術者の技術伝承・人材不足 … 2025年〜
労働力不足と事業利益を IoT、自動化 で維持しながら、高齢者でも働きやすい社会が理想

2InSystem Design

スマート工場、製品の概念

Industrie 4.0︓生産技術の革新 ‒ 個別大量生産 / 自動化、国内の製造業を統合し仮想工場を目指いしている (シーメンス等の設備会社がけん引)

企業、プロセス間を横断する [水平統合]

IT化された生産システム [垂直統合]エンジニアリングの一貫性 [デジタル統合]

企業間連携モデル例) 資源産業[原料] → 素材産業[材料] → 部品産業[部品] → 組み立て産業[機構品] → セット産業[製品] → サービス産業

IIC (Industrial Internet Consortium)︓付加価値の創出

ビッグデータを用いた解析、予測、監視、最適化 (GE等のメーカがけん引)

スマート社会では人間の役割が変わる
人間の仕事が機械に置き換わるが、成功のカギは人間であることは変わらない
価値創造の指揮者
・BtoB, BtoCの強固な関係の構築
・限界コストをゼロに近づける仕組み

出典︓スライド中の図は、JETRO翻訳版「Industrie 4.0 実現戦略」および、GE社のホームページから引用

3

1

InSystem Design

産業用IoTシステムの構成
産業用IoTを抽象化した8つの技術階層

ソフトウェアによって最適化制御された社会インフラ(Software defined infrastructure)

リアルタイム Dashboard

運用サービス

IoTシステム導入後の運用サービス・ビジネス

導入サービス

適切なIoTシステム導入には多くの知識が要求される、それら一式を企業に導入するサービス・ビジネス

アプリケーション
ソフトウェア

各種産業分野に最適な解析・分析ソフトウェアを応用する産業分野毎のアプリケーション

解析・分析
ソフトウェアAI, 各種認識技術にてリアルタイムにデータを分析し、その結果を提供 ‒ IBM Watson ...

プラットフォーム

ビックデータの高速処理のインフラ (OS + ミドルウェ
ア等 が該当する) ‒ SAP, Oracle RDBMS ...

クラウド

仮想化された高速 / 分散処理が可能なビッグデータの記
憶領域 - AWS, Azure, Google, IBM Cloud ...

接続(コネクティビティ)有線、無線ネットワーク網 ‒ EtherCat, Ethernet, WiFi, Bluetooth, LPWA ...

モノ

情報の発生源であり、センサーを内蔵した部品、製品、および、センサー装置・現場の状態をリアルタイムに通知する 遠隔監視モニタ であり、必要に応じて警告を発信して是正処置を促す・生産ラインの停止、切り替え要因を「業務記録と照らし合わせて分析する」事で 30% ほどの最適化を実現したとの実例がある

4InSystem Design

第四次産業革命 (生産技術の革新)

製造業の競争力を高め、工業製品 / 産業が 持続的に利益を上げて事業を継続する仕組み
大量生産と個別対応 (少量多品種) ニーズへの最適化- 多様で変化が速い顧客の要望に対し 複雑でカスタマイズされた製品を低コストで提供- 安い労働力を求めて、途上国に移転した工場との差別化

新たなビジネスチャンスの創出 - スマート工場インフラの輸出
スマート工場 - ITとの融合, スピード感の持続
時代は、ソフトウェアに知見があり、スピード感をもって決断できる人を経営層に要請している経営層の関与, 経営層にITスキルが求められる
KPI指標の設定, 試行錯誤 (アジャイル手法) ...
•••工場内の製造設備のネットワーク化
短時間で製造ラインを切り替える
つながる 工場、顧客 / サプライヤー- プロセス間の連携- セットアップ時間の短縮- 強い提携関係、囲い込み•

快適で最適化された作業環境の提供 - 事業継続
見える化
- 全員が状況を把握して迅速な対処が可能, 作業員の自律, 自発的な成長
見える化- 既存システムと連携し、もしくは、照らし合わせた要因分析
技術の伝承 - 人に依存しない専門性, eラーニング (LMS)•装置の予兆診断︖ -古い装置, メーカーの動向, 標準化等の問題が潜在しており ...

5

スマート工場化を成功させる３つの要件
課題

若者・未経験者を短時間で戦力にしたい

減り続ける人材に対処し事業を維持・継続したい

ビジネス環境の急激な変化に即応したい

切迫する課題に真摯に根気強く向き合う

取り組み

個人に依存

体験 → 経験 → ノウハウ

仕組で共有

データ化 → 見える化 → 最適化

人間前提

人間が行うことを前提とした最適化

機械前提機械が行うことを前提とした最適化

依存からの脱却

縦割りな関係 → 独占 vs リスク

強固な関係

パートナー、顧客とのITによる結合→ クローズから共同体へ

InSystem Design
結果ノウハウを個人に埋没させず 最適化された仕組みの中で標準化して共有人間が行うことを前提として作られた仕組みを IT, ロ
ボットを前提とした仕組みに徐々に変革

日本の根幹を支えている製造業の安定をもたらし グ
ローバルな大企業と戦える共同体を組織化

過去の常識や方法論にこだわらないで、テクノロジーがもたらす新しい常識から現実や課題を見直し ... できるところから試みる

・テクノロジーがもたらすインパクトは、最初はよくわからない (例︓決まったところにした停車しない汽車 vs 馬車)
・外注していたIT導入を世界のスピードに合わせ、汎用ソフトウェアで良いものと経営戦略に必要な独自システムが必要な領域を最適化

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発見、情報共有、成長する組織へ

InSystem Design

生産現場で起きている事を発見 (監視) するツール
情報の共有︓リアルタイム・ダッシュボード
作業者全員が現状を知ることで自発的な改善行動につながる情報の分析︓情報を蓄積して分析 (アナリシス)

人口構成、グローバル化の変化
有機的な組織、働きがい、自立した社員
企業体力の維持、事業継続

7

InSystem Design

IT, IoT による製造実行システムのステップ アップ
MES ‒ Manufacturing Execution System

少子高齢化による低下する労働人口
競争力を高めて持続的に利益を上げるための仕組みづくり

ITを活用した考えるスマート工場

8

製造実行システムの進化
紙チケットの手回し運用

電子化

InSystem Design• 社内ルールの標準化 (見積もり、受注、顧客情報、工程 / コスト / 在庫管理、配送)• 標準化 (書式化) された紙のチケットを活用して、手回しで運用、保存、その後、人手による集計• ITの活用 ‒ 標準化、効率化- コンピュータによる運用、データベースへの保存、集計、(各生産拠点を連結し)最適化

ペーパーレス化- コンピュータが作成した紙チケットを手回し、または、タブレットを活用したペーパーレス化• IoTの活用 ‒ 自律化、最適化

見える化- 紙チケットにバーコード等の識別情報を付け、工程の状況を見える化

工程の最適化- センサーによる検知、または、タブレット等から工程の状況を入力し、工程の状況を見える化- 生産現場の環境、生産設備の稼働率、不良率等の見える化 = 総合設備効率 (OEE)• IT, IoTによるスマート工場連携・自動化

労働力不足と事業利益を IoT、自動化 で維持しながら、高齢者でも働きやすい社会が理想

見える化・診断モニターの要件
1) 情報の意味が誰にとっても分かりやすく、同じ認識を瞬時に持つことができる。
2) 認識すべき情報が (いやおうなく) 常に見えている状態になっている。
3) 表示を見たら、どんな対応をすべきか瞬時に分かる
見える化は、作業員が自発的に問題を解決するための情報を発信し、社員教育、継続的な企業の成長に寄与すると言われています。

93

InSystem Design

製造実行システムの要素
経営計画とロジスティクス (ERP, SCM) ‒ 計画 レイヤー
需要予測

原価計算・人材・資源・サプライチェーン計画

受注管理

調達管理

生産管理

工程設計

スケジューリング

資源の配分

品質管理

仕掛品と後工程実績分析

顧客管理

配送管理

在庫管理

品質管理・保守

作業手順・指示

工程の進捗管理作業者の管理

保全管理

データ収集

文書管理

製造実行システム (MES) ‒ 実行 レイヤー

制御システム ‒ 製造装置 レイヤー

MES (Manufacturing Execution System) とは ...
製造工程の把握や管理、作業者への指示や支援などを行う 製造実行システム
MESには「作業手順管理、入荷・出荷管理、品質管理、保守管理 」など11の機能があり、その機能すべてを用いるのではなく、一般的に必要に応じてその機能を利用する。

10

InSystem Design

製造実行システムの機能区分定義
1

Operations / Detailed Scheduling

作業スケジューリング

2

Resource Allocation and Status

生産資源の配分と監視

設備や人などの生産資源を配分、予約、監視、管理する機能

3

Dispatching Production Unit

作業手配・製造指示

差立て、製造指示発行、ロット管理、作業員への作業ガイダンスを出す機能

4

Performance Analysis

実績分析

過去の計画／実施と比較して、現在の生産状況を分析／レポートする機能

5Maintenance Management

6

Process Management

7

Quality Management

品質管理

統計的品質管理、製品品質情報の収集、分析、管理の機能

8

Data Collection / Acquisition

データ収集

作業報告・POPなど生産に関連するデータの収集／管理、生産進捗や状況の分析機能

保全・保守管理

工程管理

9

Product Tracking and Genealogy

10Labor Management

11

Document Management

製品追跡と生産体系管理

生産計画に基づき、詳細なスケジュールを策定す機能

生産設備の定期保全、予防保全の計画および実行管理機能

プロセス制御、工程間制御、フィードフォワード、例外処理などの機能

仕掛り品の追跡と次工程管理機能

作業者管理

作業者の作業状況を管理して、最適な作業割当を実施する機能

仕様・文書管理作業に必要となるドキュメントや仕様、製造記録の管理機能

11

InSystem Design

中小ものづくり企業 ‒ IT, IoT導入事例 (目的と効果)
経産省「広域関東圏における中小ものづくり企業等のIoT等活用による持続可能な発展モデル創出に向けた調査」より

少子高齢化による低下する労働人口競争力を高めて持続的に利益を上げるための仕組みづくり

ITを活用した考えるスマート工場

124

InSystem Design

IT, IoTの導入ステップ• 自社の課題解決につながる活用が極めて重要- 作業を効率化する、状況の把握に役立つ、または、予測や要因分析に役立つツール
IT, IoT活用の目的(分類)• IoT活用の類型 ... 詳細は別表参照の事- 現場作業の改善、工程管理、品質確保、事務作業の効率化、技術継承 / 脱属人化、経営改善- 新商品の創出、新サービスの創出、その他付加価値創出

IT, IoT導入の• ほしい IT, IoT システムが無い、高価、複雑、運用が困難- 現場の見える化システムを自社、もしくは、IT会社と安価に開発し、更に、他社へ外販意識は高いが ...

- 現場は IT, IoT化に慣れていない ‒ 簡素化は重要であり、容易に理解できる情報を提供• 現場の見える化 ‒ 作業の効率化、情報の共有- 紙や口頭の情報を分析 → データ化、見える化
最初のステップ
導入事例- 現場の作業者、指導者へ気づきを与えると共に、経営者のクリエイティブな作業時間を確保•

技術継承 / 脱属人化
- マニュアル作成ツールを導入し、操作、注意、不良カタログを作成 → タブレットで随時閲覧- 直感的な操作で社内マニュアルを作成するWebサービスの活用が進んでいる

13

InSystem Design

IoT活用の類型と抱えている課題 (1/2)
IoT活用の類型
類型

企業が抱えている課題

詳細類型
現場作業

•

製造の精度が不足、製造前の検討が不足、製造条件の調査が困難、人員の不足

改善•

作業者自身、および、指導する立場の管理者の気づきを促すことの難しさ•

短納期対応による煩雑さ、紙媒体での管理の煩雑さ、製造拠点の分散による管理の煩雑さ•少ない人員での管理の難しさ、顧客からの問い合わせ対応の負担•

製品情報の迅速な追跡の難しさ、品質検査の手間•

見積もり作業の負荷、マニュアル作りの負荷、現場情報のデータ入力の手間•

熟練者でないと出来ない作業がある、見積もり作業には業務経験が必要•

マニュアル作成・活用が進まない、作業に関する「技術、知識、手法」の偏在•

スキルのある人材の不足•

適切な材料在庫の確保、リアルタイムな生産状況の把握•

クリエイティブな作業時間の確保•

競争力のある新サービスの創出、既存サービスの新規顧客開拓•

顧客の製品利用状況がわからない

工程管理
品質確保
事務作業

生産性の向上

効率化

技術継承
脱属人化

経営改善

新商品・サービスの創出

新商品創出
新サービス創出
付加価値創出14

InSystem Design

事例から見えてくるIT, IoT導入のポイント
観点

事例から見出せるポイント

概要•

IT, IoTを活用して課題を解決しようとする意識が高い(IT, IoT活用に積極的)•

従来からIT活用に取り組んでおり、IoTに関しても、徐々に導入を進め、自社に最適なシステムを模索している

ITに精通した人材が経営者の姿勢

システム
IT, IoT•社にで活躍ITの知識を有した社内人材が中心になり、自社の課題解決に役立つIoTシステムやツールを構想・企画•

若手社員が積極的にIoTを活用した企画を提案

導入

IT企業と

•

自社に最適なIoTの仕組みをIT企業と二人三脚で開発

二人三脚で開発•モノづくりの視点 (現場目線) で使い勝手の良い仕組みを開発

自社に最適なIT, IoTシステム•

自社に最適なIT, IoTシステムが無いため、現場のニーズを分析して自社開発が無いため自社開発•

自社開発したシステム、ツールを外販するケースもある

初期導入費用の支援が•IT, IoTを活用した新たな取り組みには相当の初期費用と人材の確保が必要•

チャレンジに必要な初期費用を「モノづくり補助金」等の支援が導入を後押ししている

IoT導入を後押し

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InSystem Design

事例から見えてくるIT, IoT活用のポイント
観点

事例から見出せるポイント

概要

システム 活 用IT, IoT•

現場の見える化の仕組み一つとっても、企業が解決したい課題、使い道が異なる

解決したい課題によって•例) ある企業では「作業の効率化」別の企業では「脱属人化」に活用

活用方法や効果が異なる•

社内のITスキルを考慮してステップアップを意識している•例) 紙や口頭の情報をデータ化、見える化・分析することから始めている現場の作業者等にも•一般的に現場作業者はIT, IoTに不慣れなため、利用に消極的になる場合がある

理解を得られる仕組み•

現場作業者のメリットを明確にして積極的な活用を促す指導者を配置している•

一つのIoTツールを導入・活用し、その取り組みから得られた知見やデータを新たなIT, IoTと組み合わせてシステムの高度化を実現する

ステップアップ•例) 現場作業者の気づきを促すIoTツールから、その情報を元に受注・生産計画の改善などの経営者の気づきを促すシステムへ高度化

社内のIoT活用知識•

自社向けに仕組みを構築・活用しながら、蓄積されたそれらの資産を新たなビジネスにつなげている•例) 自社のIT, IoTシステムを同業他社へ外販

複数のIoTを組み合わせから新たなビジネスを創出

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導入事例 (目的と効果)

InSystem Design

1. 簡易マニュアル作成ツールの活用 (Teachme Bizの活用)
分類
課題解決手法

作業の効率化

[課題]
現場で使用する作業マニュアルの閲覧、作成、更新に手間がかかり、せっかく用意しても「浸透せず陳腐化」してしまう

状況の把握
予測、要因分析
現場
作業改善
工程管理

[解決への取り組み]
大手企業も社内で使用している ʻTeachme Bizʼ Webサービスを導入しタブレットを使用する運用に変更

生産性の向上課題

品質確保• タブレット等で写真を撮影し説明文を入力するのみで簡易マニュアルができ、事務効率化• 更に、フォルダ毎に分けて管理する事で、閲覧も容易になった

技能伝承
経営改革
新商品の創出

新商品創出
新サービス
創出

[効果]
• ビジュアルで解り易いマニュアルによって他の作業者の邪魔を (遠慮) せず、初心者でも作業を学べるようになった• また、作業中の失敗事例を写真に撮影して蓄積する事で、新人作業者の作業ミスが軽減された

その他
付加価値※ Teachme Biz以外にも ʻOTRSʼ, ʻStockʼ, ʻDojoʼ, ʻiTutorʼ, TeんDoʼ, WebDemo等、写真、動画を素材にしたツールが存在する

17

導入事例 (目的と効果)

InSystem Design

2. 地域のIT企業と自社システムの構築
分類
課題解決手法

作業の効率化[課題]
大手IT企業の生産管理システムを導入していたが、自社の生産工程に合わない仕組みであり使いこなせていなかった。また、古い工作機械が接続できないため、効果が発揮できていなかった

状況の把握
予測、要因分析
現場
作業改善[解決への取り組み]
地域のIT企業へ相談し「モノづくり補助金」を活用して自社システムを安価に開発

品質確保• 現場の作業員がタブレットを使って「準備 → 作業中 →完了」入力し、管理事務所で工程の進捗を確認できる環境を構築

事務効率化• 新旧工作機の稼働状況を可視化するため、三色灯へ光を読み取るセンサーを取り付けて可視化する仕組みを構築

工程管理
生産性の向上課題

技能伝承

新商品の創出

経営改革

[効果]

新商品創出

• 少量多品種・短納期生産において顧客からの進捗状況の問い合わせが頻繁にあるが、管理事務所で状況が把握できるため、現場に問い合わせる仏用が無くなり負荷が大幅に削減できた

新サービス創出その他
付加価値• 作業遅延時の早期の対応、在庫管理、工作機械の稼働管理も適切に行えるようになった• 更に、モノづくり企業ならではの自社システムの外販ビジネスを行っている• 現在は、迅速に日次で利益確認が可能な仕組みを目指して高度化に取り組んでいる

186導入事例 (目的と効果)

InSystem Design

3. 工場の情報をデジタル化し、経営者の業務を支援
分類

[課題]

課題解決手法

作業の効率化

経営判断を適切に行うためには、工作機械等の稼働状況や、生産現場の様々な状況の正確な把握が不可欠である

状況の把握

そのため、経営者が現場の状況を確認するために頻繁に現場に行かなくてはならず、多くの時間が取られてしまい、本来必要とされるクリエイティブな作業に時間を割けていない

予測、要因分析

生産性の向上現場作業改善[解決への取り組み]

工程管理

現在、実証実験を進めている状況

現場の全ての情報を簡単に閲覧できる仕組みを構築し品質確保

課題

事務効率化
技能伝承
経営改革

新商品の創出新商品創出
新サービス創出
その他
付加価値[期待している効果]• 社長等の経営者がルーチンワークを短時間で効率的にこなし、本来求められるクリエイティブな作業時間を生み出せると考えている• 更に、一日の稼働時間の中でその設備がどれだけ収益を上げられたか等を分析可能になれば、経営者の経営判断や工程改善の検討等、クリエイティブな作業自体を支援するツールにもなると期待している。

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導入事例 (目的と効果)

InSystem Design

その他の導入事例一覧
分類
課題解決手法

作業の効率化1.

夜間の稼働確認の負荷削減のために IoT 化した熱処理炉を活用
熱高炉メーカーと共同開発し、遠隔地からスマホで熱高炉の状況を確認

状況の把握
予測、要因分析

2.

現場
作業改善
工程管理
生産性の向上

3.

品質確保

課題

事務
効率化

4.

技能伝承
経営改革
新商品の創出新商品創出

5.

新サービス創出
その他
付加価値

6.

営業先で受け付けた受注内容を (その場でスマホで撮影し) 本社へ伝送する仕組みを構築
手作業で行っていた営業業務 (受注表、納品書、請求書発行) をIT化
紙媒体で行っていた工程管理をIoTを用いて行い、生産管理システムと連動させ可視化
タブレットを支給し、多くの従業員が自分でデータを解析できる徐々に教育している
遠隔にある機器の状態を監視する仕組みを自社開発し → 他社へ外販
海外を含めた協力企業の状態を遠隔監視し、パートナーシップの強化を図っていく
経験が要求される (経営者に集中しがちな) 見積もり業務の省力化
ʻTerminal Qʼ (製造業のための見積もりツール) Webサービスを活用し省力化を実現
複数拠点の生産設備の稼働状況をIoTを用いて可視化
稼働率を分析して段取り時間の削減のために、工具・加工法の見直しを実施し25%改善

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導入事例 (目的と効果)

InSystem Design

その他の導入事例一覧
分類
課題解決手法

作業の効率化7.

ネットワークカメラを活用して少人数で24時間監視
トラブル発生の状況把握が迅速に行えるようになり、1.5倍の生産量を実現

状況の把握

顧客、パートナー企業との工程進捗状況の共有

予測、要因分析
現場
作業改善

8.

顧客、パートナー企業が直接状況を閲覧できるため問い合わせ自体が減少し、負荷が軽減
製品製造のトレーサビリティのために発注もとから要求されることもある

工程管理
生産性の向上気づきを促す見える化システムを自社開発

品質確保

課題

事務
効率化

9.

従業員はリアルタイムに「目標と実績」の差を把握し、自発的に是正するようになった
また、経営者はリアルタイムに経営改善が図れるようになった

技能伝承
経営改革
新商品の創出新商品創出
新サービス創出
その他
付加価値

製品へIoTセンサー組み込みスマートデバイス (装置) の開発
10.

• コンクリートミキサー車に品質測定用のセンサーを搭載• マンホールのふたに追跡用のセンサーを搭載• など

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7