スマートファクトリーとは、AI・IoTなどの技術活用によって、業務効率化や生産性向上に貢献できる工場を指します。近年、製造業におけるスマートファクトリー化が推進されているため、その概要やメリットを知りたい方も多いのではないでしょうか。
今回は、スマートファクトリーの概要を紹介したうえで、その目的やメリットを解説します。また、スマートファクトリーを構築する際の注意点についても紹介するので、ぜひ最後までご覧ください。
スマートファクトリーとは、インダストリー4.0（第4次産業革命）を基盤に、AIやIoTの技術を活用して従来よりも生産性を高めた工場のことです。インダストリー4.0は、2011年にドイツ政府が国家プロジェクトとして提唱しています。
第4次産業革命の起源について、遡ると18世紀半ば～19世紀、「第1次産業革命」では石炭利用によるエネルギー改革が起こりました。そして1865年～1900年頃、「第2次産業革命」では鉄道や蒸気船の発達、鉄鋼業における技術革新が起こりました。
その後の20世紀半ば～21世紀初頭の「第3次産業革命」では、原子力エネルギーの運用やコンピュータの発達、インターネット技術がめざましく発展し、この革新的な技術が 第4次産業革命の礎を築く契機となったのです。
従来の工場では、ロボットなどの機材の導入で業務効率化を図ってきましたが、スマートファクトリーではデータの収集・活用によりビジネスプロセスを見直して、業務フローの最適化を図ります。スマートファクトリーに取り組むことで、高品質かつ低コストの製品製造や、業務プロセスの改善、継続的な生産性の改善が可能となります。
DXとは「Digital Transformation」の略称で、日本語に置き換えると「デジタル変革」という意味を持ちます。つまり、データやデジタル技術を活用して、業務プロセスの改善、製品・サービスの変革を行い、競争上の優位性を確立することを指します。生産プロセスに、このDXを適用した工場がスマートファクトリーです。
従来のデジタル化では、社内における業務やユーザーを対象とした業務効率化に主眼を置いていました。一方、DXは社内における業務効率化だけでなく、顧客や取引先など社外も含めてデジタル技術による変革も図るため、単なるデジタル化とは違いがあります。
なお、間接材の購買管理をDX化するメリットや具体的な方法について詳しく知りたい方は、ぜひ以下のお役立ち資料をダウンロードいただき ご活用ください。
「お役立ち資料 調達・購買担当者なら知っておきたいDX化の価値を紹介」
製造業においてスマートファクトリー化が求められる背景には、業務効率化や人手不足への対応が挙げられます。経済産業省の「2024年版ものづくり白書」によると、企業がDXに取り組む目的として「業務効率化・生産性向上」が約7割を占めました。
| DXに取り組む目的 | 割合 |
| 業務効率化・生産性向上 | 69.6％ |
| 人手不足への対応 | 29.2％ |
| 新商品・サービス・事業の開発 | 19.4％ |
| 既存の商品・サービス・事業の高付加価値化 | 19.2％ |
| 人材育成の強化 | 17.5％ |
| 組織マネジメントの改革 | 15.4％ |
参考：経済産業省「2024年版ものづくり白書（ものづくり基盤技術振興基本法第8条に基づく年次報告）」
上表の調査結果を見てわかるように、製造事業者の多くは業務効率化・生産性向上や人手不足への対応を目的にDXを推進しています。前述のとおり、スマートファクトリーでは生産プロセスにDXを適用しているため、近年のスマートファクトリー化が加速しているともいえるでしょう。
以下の記事では、製造業におけるスマートファクトリーのほかにコストダウン手法についても紹介しているので、ぜひご覧ください。
「製造業における効果的なコストダウンはなぜ必要？実践事例と最新トレンドとは」
ここでは、経済産業省の資料を参考にしつつ、スマートファクトリーの目的について確認していきましょう。
参考 ：経済産業省「『スマートファクトリーロードマップ』 ～第4次産業革命に対応したものづくりの実現に向けて～」
生産性の向上に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| 設備・ヒトの稼働率の向上 | ・生産管理システムのデータより、設備の稼働・ヒトの作業の進捗状況を把握して、完了予定時間の予測や非稼働時間の発生要因の分析を行う |
| ヒトの作業の効率化、作業の削減・負担軽減 | ・モバイル端末・スマートグラスを活用して、調達資材や製品の管理情報、生産情報などのスムーズな入力・表示を行う
・センシングによって、設備の稼働状況や人員の作業状況を収集・把握して、それらのデータを学習させたロボットとの共同作業を行う |
| 業務の見直し・代替 | ・システムやロボットの導入により、業務の見直しや従来の管理手法からの代替策の採用を行う |
| 設備の故障に伴う稼働停止の削減 | ・センサで収集したデータを活用して、設備故障の事前予測と予防を行い、稼働停止時間の削減・最小化を図る |
品質の向上に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| 不良率の低減 | ・ヒトの作業内容をセンシングして、ミスが発生した際に通知する
・過去のミスの分析結果を人材育成や設計変更に活かして、不良率の削減・最小化を図る |
| 品質の安定化・ばらつきの低減 | ・設備をモニタリングして、品質データや設備の加工内容などを収集する
・データ分析により品質がばらつく要因を特定して、設備の加工条件や設定値の最適化、作業状況の改善を図る |
| 設計品質の向上 | ・製品にセンサ・通信機器を搭載してデータを収集する。設計データと関連付けながら品質分析を行い、設計仕様・生産方法の最適化を図る |
コストの削減に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| 材料の使用量の削減 | ・設計事例の収集・データベース化を行い、材料の軽量化や部品点数の削減を図る |
| 生産のためのリソースの削減 | ・生産管理システムのデータを活用して、ヒト・材料・エネルギーの投入状況や作業プロセスを収集・把握し、予定投入量と予定生産量を予測する
・設備の稼働計画やヒトの作業計画の修正・最適化を図る |
| 在庫の削減 | ・生産管理システムなどのデータを活用して、生産計画や生産実績データを管理する
・需給変動要因の分析や需給予測により、資材・製品の最適な在庫管理を行う |
| 設備の管理・状況把握の省力化 | ・設備をモニタリングして稼働状況をリアルタイムで収集・監視する
・異常発生時は自動で通知することで、管理工数の最小化を図る |
開発・生産サイクルの短縮に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| 製品の開発・設計の自動化 | ・データベース化した設計事例や解析・シミュレーションソフトウェアを利用して、設計仕様を満たした生産しやすい形状・構造のモデルの作成を行う |
| 仕様変更への対応の迅速化 | ・E-BOM（設計部品表）やM-BOM（製造部品表）を利用して、開発・設計・生産データを一元管理する
・仕様変更時の対応時間の最小化を図る |
| 生産ラインの設計・構築の短縮化 | ・生産ラインシミュレータなどを利用し、生産ラインにおけるレイアウトや生産能力、作業工程等の事前の評価・検証を行う |
人手不足の解消・育成強化に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| スキル・ノウハウの標準化 | ・システム導入などによってスキル・ノウハウの標準化を図り、業務効率化や属人化防止へとつなげる |
| 多様な人材の活用 | ・従業員の作業熟練度や知識、身体能力などをデータベース化したうえで、個人の能力をカバーできるウェアラブルデバイスや、パワーアシストスーツを活用する |
| 技能の継承 | ・蓄積された熟練技能者の技能データを活用して、技能・ノウハウ・知見を体系化する
・他人材への継承に活かす |
新たな価値の創出・提供価値の向上に向けたスマート化の目的とポイントは、以下のとおりです。
| 目的 | ポイント |
| 多用なニーズへの対応力の向上 | ・各製品の共通部分を定義して、共通モジュールと個別モジュールの組み合わせによる効率的な生産体制を整備する
・社内関係部門の間でデータ連携を行い、部品供給や段取り替えの最適化を図る |
| 提供可能な加工技術の拡大 | ・生産管理システムのデータを社内関係部門やサプライチェーン上の企業と共有して、生産計画・物流計画を最適化する |
リスク管理の強化として、製品に通信機能を搭載すれば、加工・組立・検査・出荷の各プロセスにおけるデータを蓄積して、品質証明に活用することが可能です。また、不具合が発生した際は、蓄積されたデータを分析することで、不具合原因の特定を早期に行えるでしょう。
次に、スマートファクトリーに取り組むメリットを3つ紹介します。
スマートファクトリーに取り組むことで、生産状況の可視化が可能となります。生産管理システムやウェアラブルデバイス・センサなどを活用すれば、データの収集・分析が容易に行えるでしょう。
また、部品の調達コストのほか、製造工数や不良品の発生率、エネルギーの使用状況など、さまざまなデータを一元的に把握できることもメリットです。品質向上に向けた改善・対策の効率的な立案が可能となり、製造コストの削減につながるでしょう。
製造業においては、若手技術者の採用難や熟練技術者の減少が課題となっています。スマートファクトリーのデジタル技術を活用すれば、人手不足の課題解決につながるでしょう。
たとえば、業務システム・ロボット・AIなどを導入した場合、ものづくりの自動化やスキル・ノウハウの標準化を実現できます。その結果、人手不足の解消や次世代人材への技術継承が可能になるでしょう。また、若手人材がスキル・ノウハウをスムーズに習得できる環境を構築すれば、属人化の防止にもつながります。
スマートファクトリー化を進めることで、物流の運送や保管、包装などのロジスティクスの改善を図れるメリットもあります。多くの企業が製造工程の改善に取り組んでいますが、ロジスティクス改善は未開拓であるというケースも少なくありません。
従来のAGV（無人搬送車）のほか、近年は人・障害物を回避する機能が備わったAMR（自律走行搬送ロボット）などの注目度が高まっています。
ここからは、スマートファクトリーを構築する際の注意点を解説します。スマートファクトリー化の成功確度を高めるためにも、ぜひチェックしてみてください。
スマートファクトリーを構築する際は、システム構築や機器購入、ネットワーク整備に関するコストが発生します。導入コストを最小限に抑えるには、スモールスタートで段階的に進めることが重要です。
加えて、「自社の事業に適したシステムや機器であるか」を見極める必要もあります。まずは、製品製造の上流である購買工程で、課題解決につながるシステムなどの導入を検討するのがおすすめです。導入効果をしっかりと検証しつつ、徐々にスマートファクトリー化を進めていきましょう。
スマートファクトリーでは、製造ラインを直接的に効率化する「ハードウェア技術」よりも、データ収集・分析などのプロセスを経て活用する「ソフトウェア技術」が多く使われる傾向があります。
そのため、スマートファクトリーを成功させるには、自社のロードマップを作成して、年単位の長期的な視点で継続的に取り組むことが重要です。また、AIやIoTといった最新技術の導入が目的化してしまい、本来の目的を見失わないように注意しましょう。
前述のとおり、スマートファクトリー化はスモールスタートで進めることが重要です。たとえば、購買工程においては、間接材の調達プロセスの改善余地があるというケースが少なくありません。
間接材の購買管理は、企業の売り上げに直接関与するわけではないため、見直しが後回しになりがちです。しかし、管理方法を見直すことで無駄な業務を減らして、業務の効率化を図れます。間接材の一元管理が可能な購買管理システムを導入すれば、調達コストの削減を実現できるでしょう。
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上記のように、「購買管理プラットフォーム」には多様な特徴・メリットがあるため、自社の課題に合わせて活用できます。
スマートファクトリー化に取り組むことで、製造コストの削減や人手不足の解消といったメリットが見込まれます。ただし、成功確度を高めるには「スモールスタートで段階的に進めていく」「取り組みを継続させる」といった注意点に留意しておきましょう。
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この記事の監修者
ビズネット株式会社
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