未来の地方創生技術

IoTによる設備モニタリングの力：地方製造業の生産性向上と保全最適化

Tags: IoT, 製造業, 設備管理, 生産性向上, 保全

地方製造業が直面する課題とテクノロジーの可能性

地方の製造業では、長年培ってきた技術力や経験が強みである一方、人手不足による技術継承の困難さや、設備の老朽化、そして生産効率の限界といった課題に直面されている経営者の方も少なくないでしょう。特に、設備の稼働状況や状態の把握は、熟練者の「勘」や定期的な目視点検に頼っている場合も多く、非効率な点や突発的なトラブルのリスクを完全に排除することが難しい現状があります。

このような課題に対して、近年注目されているテクノロジーの一つが「IoT」（Internet of Things、モノのインターネット）です。IoTと聞くと、大掛かりなシステムを想像されるかもしれませんが、実は既存の設備にセンサーを取り付け、「設備の稼働状況をリアルタイムで見える化する」といった比較的シンプルな活用から始めることができます。

この記事では、地方の製造業がIoTを活用して設備をモニタリングすることによって、どのように生産現場の課題を解決し、未来へ向けた一歩を踏み出すことができるのか、具体的なメリットや導入のポイントについて解説します。

IoTによる設備モニタリングとは

IoTによる設備モニタリングとは、製造現場にある様々な設備（機械、ポンプ、コンベアなど）にセンサーを取り付け、その設備の状態や稼働状況に関するデータを自動的に収集し、ネットワークを通じて集約・分析し、「見える化」することです。

具体的には、設備の「動いている／止まっている」といった稼働状況、温度、振動、電流値、圧力などのデータをセンサーが取得します。これらのデータは、インターネットや社内ネットワークを通じてクラウド上のシステムや社内サーバーに送られ、グラフやリストなどの分かりやすい形で表示されます。

これにより、経営者や現場担当者は、いつでもどこでも設備の現状を正確に把握できるようになります。これまでは現場で確認しなければ分からなかった情報が、事務所のパソコンや外出先のスマートフォンからでも確認できるようになるのです。

設備モニタリングがもたらす具体的なメリット

IoTによる設備モニタリングは、単に設備の稼働状況を「見る」だけでなく、そこから得られるデータを活用することで、製造現場に様々なメリットをもたらします。

1. 生産性の向上

設備の稼働時間や停止時間を正確に把握することで、どの設備で、どのような理由で停止が発生しているのか、ボトルネックとなっている工程はどこかを特定しやすくなります。これにより、非稼働時間を削減するための具体的な対策を立てたり、設備の稼働率を向上させたりすることが可能になり、結果として生産性全体の向上に繋がります。

2. 予知保全の実現

設備の温度や振動、電流値などのデータを継続的に監視することで、故障の「予兆」を捉えることができる場合があります。例えば、特定の設備の振動が徐々に大きくなっている、モーターの温度が少しずつ上昇しているといった変化を早期に検知することで、故障が発生する前に計画的にメンテナンスを行う「予知保全」が可能になります。これにより、突発的な設備停止による生産ラインの停止リスクや、緊急修理にかかるコストを削減できます。

3. 品質の安定と向上

設備の稼働データ（速度、温度、圧力など）と製品の品質データを関連付けて分析することで、どのような運転条件で高品質な製品が作られるのか、あるいはどのような異常が発生すると不良品が出やすいのかといった知見を得ることができます。この知見を生産条件の最適化に活かすことで、品質の安定や向上を図ることができます。

4. コスト削減

設備の無駄な稼働や待機電力を「見える化」することで、エネルギーコストの削減に繋がる対策を立てやすくなります。また、予知保全による突発停止の削減は、緊急修理費用だけでなく、生産停止による機会損失の削減にも貢献します。

5. 経験や勘への依存からの脱却

設備の客観的なデータに基づいた判断が可能になるため、特定の熟練者の経験や勘に頼りすぎることなく、誰でも同じように設備の状況を把握し、適切な対応をとることが可能になります。これは、技術継承や人材育成の面でも大きなメリットとなります。

IoT設備モニタリング導入のステップとポイント

IoTによる設備モニタリングは、比較的小規模から導入を始めることができます。

ステップ1: 目的と対象設備の選定

まずは、どのような課題を解決したいのか、導入の目的を明確にします。「特定の設備の稼働率を上げたい」「故障が多く困っている設備の状態を把握したい」など、具体的な目標を設定します。次に、その目標達成のために最も効果的な設備を選定します。すべての設備に一度に導入する必要はありません。課題が顕在化している、あるいはデータ取得が比較的容易な設備からスモールスタートするのが現実的です。

ステップ2: 必要なハードウェアとソフトウェアの検討

選定した設備のどのデータを取得したいかに応じて、必要なセンサー（稼働センサー、温度センサー、振動センサーなど）を選びます。取得したセンサーデータを収集・送信するための装置（データ収集装置やゲートウェイ）も必要になります。ソフトウェアとしては、収集したデータを蓄積し、グラフなどで「見える化」するためのシステムが必要です。最近では、クラウド上で提供されるサービスが多く、自社で大掛かりなサーバーを構築する必要がない場合がほとんどです。

ステップ3: 導入とデータの収集

選定した設備にセンサーを取り付け、データ収集装置を設置し、ネットワークに接続します。特別な工事が不要で、後付けしやすいセンサーも多く開発されています。導入ベンダーに依頼することも可能です。データが計画通りに収集されているか確認します。

ステップ4: データ分析と活用

収集したデータを日報、週報、月報といったレポート形式で確認したり、リアルタイムの状況をダッシュボードで監視したりします。データの変化や傾向から、設備の異常の兆候を捉えたり、非効率な稼働パターンを発見したりします。これらの分析結果を基に、メンテナンス計画の見直しや、生産工程の改善といった具体的なアクションを実行します。

導入のポイント

導入にかかるコストと利用できる支援制度

IoT設備モニタリングシステムの導入コストは、設備の数や種類、取得するデータの項目、システムの機能などによって大きく異なります。シンプルなシステムであれば、センサー数万円、データ収集装置十数万円から数十万円、クラウド利用料が月額数千円から数万円程度で始められる場合もあります。複雑な分析や連携機能が必要な場合は、より高額になります。

中小企業がテクノロジーを導入する際には、国や自治体が提供する補助金や支援制度を活用できる場合があります。例えば、IT導入補助金は、業務効率化やデータ活用に繋がるITツールの導入費用の一部を補助する制度であり、IoTシステムも対象となる可能性があります。最新の情報や詳細については、中小企業庁や各自治体のウェブサイト、あるいは商工会議所などに問い合わせることをお勧めします。

まとめ

IoTによる設備モニタリングは、地方の製造業が人手不足や設備の課題を乗り越え、生産性向上、コスト削減、品質安定を実現するための有効な手段です。設備の「見える化」から始まり、予知保全や生産計画の最適化へと活用の幅を広げることができます。

大掛かりな投資や高度な専門知識がなくても、特定の設備からスモールスタートで導入を進めることが可能です。まずは自社の抱える具体的な課題を整理し、どのような情報が見える化できればその解決に繋がるかを考えてみてください。そして、IoT導入の実績があるベンダーに相談してみたり、利用できる支援制度の情報を集めてみたりすることから始めてみてはいかがでしょうか。テクノロジーを賢く活用することが、貴社の未来を切り拓く一歩となるでしょう。