製造業におけるIoT

スティーブン・ベトルズ、テクニカルサポートエンジニアによるレビュー（2024年2月）

現代は、絶え間ないデータの流れを伴う接続された世界に生きています。それには製造業も含まれ、成功するために業務をますます相互接続しています。この産業的な接続性は、モノのインターネット（IoT）とインダストリー4.0の一部です。製造業におけるIoTは、在庫管理、品質管理、保守、エネルギー効率、サプライチェーンなどの分野で大きな改善の可能性を秘めています。

IoTは、デバイスがインターネットに接続して有用な運用情報を送受信する事を指します。これは携帯電話やスマートTVのような身近なものだけでなく、組立ラインやデジタル倉庫管理などの産業技術にも当てはまります。IoTの産業用サブセットであるIndustrial Internet of Things（IIoT）は、企業に機械の運用、健全性、性能、ビジネスコストについてより良い認識を与えることで、インダストリー4.0で重要な役割を果たしています1 IoT接続性において考慮すべき主要な要因と概念は以下の通りです：

• 速度：産業用接続は高速である必要があります。IIoTデバイスのデータ転送速度は1秒あたりのビットまたはギガビットで測定され、これらはコストと消費電力に影響します。産業用IoTソリューションの機器を選択する際は、送信する必要があるデータパケットのサイズを考慮することが重要です。
• 接続範囲：デバイスがデータを送信できる距離は、運用に適しているかどうかと、接続機器をどのようにレイアウトするかを決定します。
• コスト：IIoT技術は価格と消費電力が異なるため、コストを認識しておく必要があります。
• ネットワークタイプ：IoT通信は、LAN（BluetoothやWi-Fi）、LPWAN、セルラー（LTEや5G）、メッシュネットワークなど、さまざまなネットワーク上で行われます7。IIoTデバイスの接続機能を研究し、より広いシステムと確実に接続できるようにすることが重要です。
• マシン間接続性（M2M）：M2M接続は、機械が人間の入力なしで接続し、自動的に操作を選択して実行することを指します。

これらの要因を考慮することで、企業は効率的で効果的なIIoTソリューションを実装し、製造プロセスの最適化、予測保守の実現、エネルギー管理の改善など、さまざまな利点を享受することができます。

製造業へのIIoTアプリケーションの導入で得られるメリット

• 供給管理 RFIDタグを材料供給に適用し、デジタル在庫システムで追跡することで、在庫を効率的に管理できます。システムが在庫量を監視し、設定した基準を下回った場合に自動的に発注を行うことで、材料不足による作業の遅延を防ぎます。
• 設備の追跡 IoT接続を活用すれば、車両の配置場所や運行状況、メンテナンスの必要性を把握できます。同様に、RFIDタグや工具管理ソフトウェアを使用することで、各工具を誰がどこで使用しているかを追跡でき、工具の紛失による混乱や交換コストを削減します。
• 品質管理 製造された部品の測定およびデータ記録を自動化することで、手動検査の必要性を減らし、不良品への対処を迅速に行えるようになります。
• エネルギー効率の向上 機械のリアルタイムの性能とエネルギー消費量を追跡することで、資源の無駄や改善が必要な問題を特定できます。
• 予知保全 IIoT接続のセンサーを活用して機械の状態を監視します。IIoTプラットフォームは異常な振動などの機械の動作を分析し、重大な故障に至る可能性を予測して、プロアクティブなメンテナンスを計画します。これにより、故障の発生を減らし、メンテナンスの管理とコストの抑制が可能になります。

製造業におけるIoTは、建設、鉱業、サプライチェーン、自動車など、あらゆる分野に及んでいます。

建設業は幅広い産業技術を特徴としており、その多くはIIoTソリューションによって改善されています。

• 燃料：建設機械は常に大量の燃料を消費します。IoT接続が可能な燃料レベルセンサーを使用することで、給油の効率的な管理、燃料費の監視、エネルギー効率に基づくメンテナンススケジュールのデータ収集が可能になります。
• コンクリート：コンクリートが硬化する際に埋め込まれたIIoT接続センサーを使用して、新鮮なコンクリートの強度進行状況を監視できます。これにより、必要な時間だけ待機することで、より効率的に作業の計画が立てられます。
• デジタルツイン：建物が建設される過程で、IoT接続によりエンジニアは建物の進捗をその「デジタルツイン」モデルと比較できます。これにより、初期段階で問題を検出し診断することができ、施設のデジタルアズビルト（完成後のモデル）が作成されます。

利用者はますますIoT接続が組み込まれた住宅や職場を求めているため、これは建設業界が提供すべきインフラにも影響を与えています。

鉱業の繊細で大規模な性質に対応するためのIIoTアプリケーションがあります。

• シャフトの安定性：シャフトにIIoTセンサーを設置し、その安定性を監視することで、シャフト崩壊を防止できます。万が一鉱山内で事故が発生した場合、IIoTソリューションを活用して、作業員がどこに配置されていたかを迅速に把握し、救助計画を立てることができます。
• 遠隔操作：IoT接続を利用して、鉱山機器を遠隔操作することができ、作業員を危険なエリアから安全に隔離できます。IoT接続により、世界中どこからでも遠隔操作が可能になります。
• 廃棄物の削減：IIoTセンサーとデジタル在庫管理を活用することで、機器の燃料や建設資材などの消耗品資源をより効率的に管理できます。
• 環境：現場の地面、水、空気の状態を監視することで、運営が環境に与える影響をリアルタイムで把握できます。これにより、問題が災害に発展する前に鉱業作業を調整することができます。

産業の典型的な例として、サプライチェーン管理はIoT接続から大きな利益を得る可能性があります。

• 在庫の把握：倉庫管理用のIIoTプラットフォームは、実際のリアルタイム在庫レベルを放送できます。どの素材をどこに保管しているかを確実に把握することは、これらのアイテムをどこに送るべきかを管理するための優れた基盤となります。
• 商品の追跡：製品にRFIDタグを付け、GPS追跡を行うことで、輸送中の商品の正確な位置を特定できます。これにより、紛失のコストや誤配送による無駄や遅延を避けることができます。
• 到着時間の予測：素材が出発する時点を把握し、その移動を追跡することで、目的地に到達する時間を正確に予測できます。これにより、これらの出荷に依存する業務や、その後の関連業務を同期させることができます。
• 顧客満足：同じIoT接続を使用して出荷を追跡することで、顧客は注文がいつ届くかをより正確に把握でき、遅延による不満を避けることができます。

自動車産業ではすでに広範囲に普及しており、IoTソリューションはこれをさらに強化することができます。

• 製造の追跡：自動車産業は、産業IoTソリューションを通じて多くの改善を実現しています。組立ラインでは、特定の作業を必要とするさまざまな車両を提供する必要があり、これには明確な追跡が求められます。手書きの追跡には誤りのリスクが大きく、バーコードは簡単に摩耗しますが、車両と一緒に移動するRFIDタグはこれらを回避します。RFIDタグは瞬時で接触なしに情報を伝達し、識別子だけでなく、車両に関する詳細な情報も多く含むことができます。
• ロボットへの指示：車両に基づいて繊細な変動が必要な自動化プロセス（例えば溶接や塗装）では、RFIDタグが関与するロボット装置に適切な入力を保証します。これらのタグには各車両の詳細な溶接および塗装指示が含まれており、車両がロボットに到達した後、M2M接続を通じて自動化機械に迅速に読み取られ、入力されます。これにより、誤った作業を行うという高価なエラーを避けることができます。
• コネクテッドカー：建設業界と同様に、自動車業界は完成した製品にIoT接続を組み込む必要が増しています。顧客の要望に応えるためです。これには以下のような機能が含まれます：
  • 自動運転機能
  • GPSおよび携帯電話の接続
  • 保険目的での運転者監視
  • 予測メンテナンス

これらの機能は、最終的に車両の組立プロセスに組み込まれ、製造される必要があります。

RSは製造業におけるIoTの実装を支援し、これらの技術を活用することで、IIoTによるビジネス上のメリットを得るためのお手伝いをします。