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産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

ある意味で、「モノのインターネット(IoT)」という用語は、私が「スマートトースター現象」と呼ぶものによって乗っ取られてきました。

長年、IoTデバイスメーカーはスマートホーム家電の利点を謳ってきました――スマートトースター(毎回あなたの好み通りにパンを焼く)やスマート冷蔵庫(賞味期限通知からレシピ検索・表示まで何でもこなす)など。こうしたIoTアプリケーションは世間の注目を集めますが、真の収益源ではありません。

私の見解では、コネクテッドデバイスは、少なくとも財務インパクトとROIの観点では、エンタープライズ領域により大きな潜在力を秘めています。そのIoTサブセット、いわゆる産業用IoT(IIoT)が市場で着実に足場を固めつつあります。スマートセキュリティやスマートサーモスタットではなく、スマート倉庫、産業オートメーション、コネクテッドロジスティクス、その他多数のビジネスユースケースへ焦点がシフトしています。今日、IoTデバイスは製造、医療、ビジネスで、家庭やスマホより深く浸透しており、この傾向は継続すると予想されます。

産業用インターネット・オブ・シングスシステム導入に関心をお持ちの企業向けに、本記事では産業用IoTの概要、重要なIIoT定義、サンプルユースケース、基盤技術、そして貴社の事業に適したパートナーの見つけ方について概説します。

目次

第1章:産業用IoTの概要

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

「産業用」という言葉は少し誤解を招きます。製造現場で用いられるIoTアプリケーションを指すと思われがちですが、製造は確かに2021年までに最大のIoTプラットフォームとなり、市場価値4.38億ドルに達すると予測され、業界投資でもトップです。しかし私の見解では、産業用IoTは製造だけでなく、全産業におけるデバイス接続性を包含します:

ユースケースカテゴリーの拡大が示す通り、製造だけでなく全産業がIoTの恩恵を受けられます。

産業用IoT導入の課題

産業用IoTにはコスト削減と効率化の大きな潜在力がありますが、導入には実践的課題があります。多くの企業がすでに、ローカルネットワークを超えて接続される想定のない運用技術(OT)に多額投資済みです。ModbusやProfibusなど、バス上の計器と通信する標準的方法はありますが、インターネット接続の標準的方法はありません。データストリームをどう取得・ルーティングし、既存データ管理システムへ戻すか、セキュリティをどう確保するか。今後数年の真のイノベーションは、生産現場のローカル接続バスからデータを取り出し、クラウドから分析目的でデータを引き出す方法を解明することにあります。

例:食品メーカー向け計器で、原料温度と添加物量を測定する装置を製造しているとします。その計器は有用ですが、クローズドループプロセスを作ります。

計器の健全性と校正も監視でき、設定問題をリモートで支援できれば、さらなる価値が解放されます――これには計器をインターネット接続し、生成データを共有可能にする必要があります。Wi-Fiはありますが、計器は顧客の製造施設で使用されるため、自社のものではないためWi-Fi利用許可は得られにくい。この時点で選択肢は限られます:専有接続ソリューション(特定アーキテクチャへのロックインリスク)か、自社開発(困難)。

産業用IoTへの第一歩

今日の産業用IoT最大の課題の一つはシステム統合です。センサー、無線、コントローラー、ソフトウェアが一体となって機能する必要があります。このレベルでの広範な標準化は、競合プロトコルと技術の膨大な数を鑑み、今後10年で起こるとは考えにくいです。

しかし、それがIIoTメリットを今すぐ諦める理由にはなりません。全社規模での導入は複雑すぎるため、小さくインパクトのあることから始めることを推奨します。1つの問題、測定・改善可能な1つのことを選び、テクノロジーだけでなく自組織について、資産トラッキングやエネルギー監視のような実装方法を大いに学びましょう。 従来のITパートナー(通信キャリアやコンサルティングパートナー)には注意が必要です。産業用IoTは彼らにとっても新しく、必ずしも完成されたノウハウを持つとは限りません。他パートナーを連れてくることで、意図せぬ複雑なシステムになるリスクがあります。

小さく始めたい? AirFinderシステムがいかに資産管理のペインポイントを、他システムの一部のコストでシンプルに解決するかをご覧ください。

次章では、産業用IoTの技術的・運用的定義を見ていきます。

第2章:産業用IoTの技術的・運用的定義

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

前章で、産業用IoTとは本質的にIoT技術をビジネス・産業ユースケースに適用することだと述べました。より技術的なIIoT定義を示します:

IIoTとは何か? 物理オブジェクトに組み込まれた相互接続コンピューティングデバイスのネットワークで、データ収集と交換を目的とし、それらがビジネス文脈で適用されて運用コスト削減と効率化を創出するもの。

これら相互接続デバイスから収集されるデータは、あらゆる形で運用変革をもたらすために使用されます。例えば、プロセス非効率の発見、出荷中製品のリアルタイム可視化(より大きな制御)、産業機械の故障予測など。IIoTデータの活用法は無数にあり、日々新たなものが見つかっています。

それら数千のユースケースに共通するスレッドが、IIoTの運用的定義:マシンツーマシンインテリジェンスにより、組織が効率改善、安全性向上、稼働率増加を通じてコスト削減を実現すること を定式化する助けになります。

効率改善

IIoTで最も多く挙げられるメリットは効率改善――コネクテッドデバイス活用で企業が時間、コスト、または両方を削減 することです。

プロセスを最大限最適化したと思っても、人間による最適化には限界があります。機械レベルのセンシングと制御に踏み込んだとき、さらなる改善余地が見えてきます。

また、多くの組織がコストを浪費するのは、エネルギーを無駄にしているからです。照明のつけっぱなし、非稼働時の機械稼働など、不要な電力使用が大規模オペレーションのコストを押し上げます。センサーレベル技術はこうしたシナリオに最適。建設会社で、重機が無人稼働し続けていると気づけば、着席センサーで機械稼働を制御するソリューション導入で、燃料費とメンテナンスコストを大幅削減できます。IIoT統合で大規模企業のプロセス改善が可能なら、ボトムラインへの貢献が期待できます。

貴組織がIIoTメリットを享受しやすいことを、産業用ワイヤレスソリューションSymphony Linkでご確認ください。

人員効率もIIoTで向上可能。油槽レベルの時間ごと監視(油精製所など)のように、頻繁かつ一貫した人的関与を要する業務は管理コストが高い。ワイヤレス産業制御システムで無線読み取りすれば、より効率的なシステムになり、人員削減でボトムライン改善につながります。

稼働率向上

予期せぬ機械ダウンタイムの負のインパクトを示す統計は多数:

予算制約と老朽設備を抱える企業は、全機械交換なしで可用性向上という課題に直面します。産業用IoTは、予知保全と機械監視というコスト効率の良い解決策を提供し、驚異的な成果を上げています:ある研究では、IoTソリューションで機械故障70%減、総メンテナンスコスト30%削減。データインサイトでどの機械が不良部品を多く生産するか特定し、価値をさらに拡張可能です。

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

安全性向上

IIoTデバイスは従業員の身体的安全確保にも常用されています。毎年製造現場と作業現場で多くの負傷が発生し、一部は機械故障関連です。前節の予知保全で工業傷害を減らせます。また、作業員の安全基準順守監視にも利用でき、より安全で生産的な現場を実現します。

作業員安全以外に、製品安全も懸念されます。医薬品や食品など温度感受性製品は、製造・流通全段階で管理環境が必須。規定範囲外温度曝露は製品を無価値化、甚だしきは危険化させます。IIoTの温度監視デバイスで潜在問題を検知・回避し、不可避な問題発生時は出荷中止でコスト削減が可能です。

第3章では、企業が現在産業用IoTアプリケーションを活用し、これら領域でコスト削減を実現している具体例を見ていきます。

第3章:ユースケースと応用

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

Forbes Insights最近調査で、シニアエグゼクティブがIoTを今最重要技術イニシアチブと認識。多くの企業がまだIoTパイロットの最善策を検討中ですが、一部は数年前からIIoTアプリケーションを実験済みです。既存有線ネットワークに産業用センシング・制御向けワイヤレスソリューションを追加することで、多くのビジネスが第2章で述べた運用効率とコスト削減を達成。一部では、更新されたワイヤレス産業用IoTシステムが顧客体験向上にも寄与しています。

以下、製造業他で実証済みの産業用IoTアプリケーションを紹介。貴社のIIoT技術活用ケース構築の参考にしてください。

6つの産業用IoT(IIoT)ユースケース

1. マシンモニタリング

新設・既設プラントにセンサー等インテリジェンスを追加し、外部パラメータ――AC電流消費、振動レベル――をレトロフィットで監視し、メンテナンス要否や故障迫るポンプを検知。コンベアベルトシステムの空気圧低下を知りたい場合、電池駆動センサーがデータ収集し無線でセントラルソースへ送信、いかなる故障が発生したか、または間もなく発生するかを通知。最近まで、サードパーティデータをプラント外へ出すのは極めて困難でした。

また、世界の数万工場・プラントで機械はサードパーティ機器ベンダー提供が多いです。製品が保証・サービス対象なら、ベンダーは顧客側で高コスト・複雑なIT統合なしに、機器からデータ取得するシンプルで効果的な方法を必要とします。IIoT技術でメーカーは現地確認の時間・渡航コストを削減し、オンラインでパフォーマンス監視可能になります。

スイスABBはグローバル産業技術リーダーとして、スマートセンサーベース接続技術で低圧誘導モーター性能を監視。各モーターにスマートセンサー装着し、状態と性能データを取得。差し迫った問題検知時、工場は適時修理または交換手配可能。ダウンタイムコストが通常時間あたり数百ドルであることを考えると、この予防監視は大幅な節約に直結します。

2. 有毒ガスと室内空気質監視

コンプライアンスや健康理由で空気質監視を行う施設でも、IIoTでそれら取り組みを強化すれば、高コストな統合なしに商品と人の安全を確保できます。

例:学校ビルでは、空調設備問題が児童の健康問題を引き起こし、学習成績に悪影響。産業用IoTでトルコのナトゥック・ビルカン小中学校など複数校で教室空気質を監視。リアルタイム空気質データを教職員に定期報告、閾値超過時アラート送信。全体的に空気質が大幅改善し、児童生産性レベルが向上しました。

さらなる例をお探しなら? Symphony LinkでIoTデバイスをクラウド接続し成功している5社のエンタープライズ/産業顧客事例をご覧ください。

3. 産業スペースにおける環境条件監視

医薬品プラントや農業オペレーションなど、センシティブな製品を生産する企業は、エリア環境条件をコンプライアンスと品質理由で監視必須。この種の監視は、空間をよりエネルギー効率化し、コスト削減にも貢献します。

温室栽培者向け光ソリューションプロバイダーHortiluxは、スマートセンサーで温室パフォーマンス洞察を提供するアプリケーションを開発。センサーが温室温度とCO2レベルを収集し、栽培者が成長戦略を最適化可能に。顧客はデータで照明を不要時にオフしても収量犠牲なしに、エネルギー消費最小化を実現。

4. 屋内資産ロケーション

特定エリア内の在庫・備品位置把握は多業界で多大なメリット。空港では、バス、車両、荷物カート、燃料を携帯キャリア経由で監視するのは法外なコストだが、特定エリアIoT資産トラッキングで車両サービス改善と従業員コスト削減を、大きなM2Mセルラーコストなしで実現可能。

コペンハーゲン空港(CPH)は、資産トラッキング等でIoTソリューションを導入。トラッキング機能で清掃機器、車椅子、制限付き移動乗客支援車両など空港資産の有効活用を実現、飛行機ターンアラウンド時間短縮に貢献。CPH担当者は、紛失機器の不要発注排除でコスト削減も達成したと述べています。

5. 既存Modbus&Profibusネットワークへの接続

産業用IoT監視で、既存産業制御ネットワークを撹乱せずに古いプラントでデータ取得可能。30年以上稼働工場では、レガシー有線プロトコルでデータ収集・機械監視を実施。システムは古くても機能的――新しいIoT監視システムへ置換のために接続を断つのは困難かつ高コスト。代わりに、レガシー有線接続を「聞く」だけで、別チャネルでレポート出力可能。

自動車部品メーカーFaureciaは数年前からIoT活用で顧客へ生産プロセス透明性提供。例:どのエアバッグがどの車に搭載されたか、各エアバッグ取り付けの詳細データ特性を顧客が要求。Faureciaは常にこのデータを収集していたが、容易にトレース・共有できなかった。現在のIoTソリューションで顧客要求の製品トレーサビリティ提供可能になり、顧客関係改善;データは規制コンプライアンス容易化にも寄与。

6. 在庫監視・管理

特定空間内の人と資産位置把握は特定業界で極めて重要。患者トラッキング、資本設備トラッキング、行動監視、健康アウトカムは医療現場での重要IoTユースケース。

ミズーリとイリノイで15病院運営する医療サービスプロバイダーBJC HealthCareは、高額医療機器にRFIDタグ装着しリアルタイム在庫管理データ取得。以前は病院ごとにトラッキングプロセスが異なり、手動カウントや目視確認に頼っていた。医療資産トラッキングで、各施設の在庫保有量を23%削減、BJCは年間約500万ドルの「ハード・ソフト」両面での継続的節約を見込んでいます。

これらはIIoT例の一部に過ぎませんが、ビジネスがデバイス接続性で課題解決するさらなる多くの方法があります。

次章では、産業用IoTの基盤技術を見ていきます。

第4章:基盤技術

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

産業用IoTソリューションの基盤技術は用途により異なりますが、一般的に3領域に分類できます:

各領域を詳細に見ていきます。

産業用IoTシステムの3構成要素

1. フロントエンドエッジデバイス

センサーデータはIIoTの大半を占めるため、データ収集ハードウェアはシステムの重要コンポーネント。センサーや制御デバイスなどフロントエンドデバイスは、連続データストリーム収集と対応を担い、IIoT投資の恩恵を受けるには信頼性、一貫性、精度が必須です。

第1章で触れた通り、多くの産業現場には既にデータ収集プロセスがあります。(食品メーカー計器が原料温度と添加物量を測定するクローズドループ例を思い出してください。)そうした場合、データ収集複雑性は低減されます。既存データがあるため、そこからOTネットワークへフックし、センサー値を引き出す方法を見つけるだけです。

データ収集プロセスが未整備なら、ゼロから開始:どのハードウェアで必要測定を取るか? センサー選定は自明ではありません。機械的・電気的考慮が両方必要。例:オイルパイプラインで、あるエリアから別エリアへ流れる冷却水温度測定なら、センサーを機械的にどう機能させるか? パイプにストラップ固定するか、パイプ切断して直接挿入するか? センサータイプは? ハウジング、配線、電源はどう設計するか? センサー技術の設計・実装は瞬く間に大規模課題になり得ます――設置・保守の複雑さは別として。

パッケージセンサーソリューション多数あり;「レディツーユース」度が高いほど高価。ソリューション拡張度合いにより、棚卸し品購入も選択肢。MonnitとLibeliumは、パッケージセンサー専門で迅速簡単な導入を謳うIoT企業です。

2. 接続技術

データ収集後、クラウドへ送信する手段が必要。IoTシステムもクラウドからコマンド受信する手段が必要。ここで接続技術が役立ちます。

多くの産業用IoTソリューションはワイヤレス技術を利用。複数のワイヤレスオプションがあります:

産業用IoTデバイス接続の議論はワイヤレスに集中しがちですが、有線システムも珍しくありません。ユースケースが有線接続許容なら、より低コスト・高信頼性の選択肢になり得ます。

3. データ分析用産業用IoTプラットフォーム

システム完成には、収集・送信データ分析を担う産業用IoTソフトウェアが必要。ソフトウェアは意思決定も行い、場合によりエッジの制御へコマンドをプッシュバック。

産業用IoTプラットフォームと呼ばれるこの支援ソフトウェアは、エッジハードウェア、アクセスポイント、データネットワークをバリューチェーンの他部分(一般にエンドユーザーアプリケーション)へ接続。継続管理タスクとデータ可視化を処理。産業用IoTプラットフォームを、エッジで収集されるデータとユーザー向けSaaS/モバイルアプリの間の中継役と捉えられます。

運良く、貴社が必要とするビジネス問題を正確に解決する製品を持つ企業に出会えるかもしれませんが、多くの場合、ニーズに完璧マッチするオフザシェルフIoTプラットフォームは存在しません。利用可能なソリューションの多くは、複雑な産業用IoT分析(貴社ユースケースに必要な分析は言うまでもなく)を行うツールというより、単なるデータ保管場所です。これにより2択に:ハードウェア込みエンドツーエンドソリューション購入、または完全自社構築。(IoTプラットフォーム選定の具体的考慮点はこちら。)

第5章:産業用IoT企業――適切なパートナーの見つけ方

産業用IoT:成功への実践的導入ガイド

産業用IoTが大きな可能性を秘めていることは明確ですが、実現は容易ではありません。ほとんどの企業にとって、IoTプロジェクト創出・ローンチは困難で時間のかかる旅――そして学びの経験です。(こちらで、あまり明確でないかもしれない自社経験からの知見を共有。)

だから一人でやらない方が良いかもしれません。本稿最終章は、産業用IoT企業と提携すべきタイミングの見極め方と、貴社に適した企業の見つけ方についてです。

まず、何を求めているか理解する

あらゆるIIoTイニシアチブには、プロジェクト推進計画の評価が必要。解決したい具体的ビジネス問題を特定したら、次に判断すべきは:

2017年Cisco調査では、回答者60%が「IoTイニシアチブは紙上では良さそうだが、実装は予想以上に困難」と回答。最も成功した組織は独りでやらず、IoTエコシステム全体でパートナーシップを活用し、専門領域を組み合わせ、通常より良い最終製品につなげていました。

自社構築が不可能というわけではありません。しかし、機械エンジニアからソフトウェア開発者、ネットワーク・セキュリティスペシャリストまで、ソリューション開発のすべて側面に精通したスキルあるIoT人材を社内に抱え、長大な認証プロセスもナビゲートできる必要があります。(それだけでなく、パートナーと共同開発してもコスト・複雑性は高いですが、プロジェクト成功確率は高まります。)

いくつのIIoT企業と提携すべきか?

ビジネスケースにより、特定問題のソリューションを持つ産業用IoT企業が既に存在する場合があります。例:製造施設内資産トラッキングなら、AirFinderのようなロケーションシステムがフルソリューション;その場合1社提携で完結。

他方、複数IoT企業と協業し、各社がソリューションの1ピース(以上)を担うケースも。コールドチェーン監視なら、センサー1社、ワイヤレス技術別1社、クラウドソフトウェア別1社。例:高度分析プラットフォームとコア業界での確固たる顧客基盤を持つ企業が、LPWAワイヤレスサービス層としてSymphony Linkを採用し、特定センサーと無線モジュール統合を契約エンジニアリングファームに委託、自社分析プラットフォームとUIで顧客向けポータル構築。

IIoTアプリケーションに適したワイヤレス技術選定は重要――しかし混乱しがち。全ワイヤレスオプションのメリット・デメリット要約無料ダウンロードをご利用ください。

適切なロロデックスを持たない企業も多く、そこへIoTインテグレーターが登場。ハードウェア・ソフトウェア企業とその他必要技術プレイヤーをミックスし、貴社に代わって統合――IoT活用企業の50%以上がITサービス企業とコンサルティングファームと強く関与。組織によっては、多数IoTソリューションを接続・統合動作させる際、インテグレーターにリードを委ねます。

IIoT企業選定

多数のIIoT企業の中から、貴社組織とユースケースに適した1社を見つけるのはそれ自体チャレンジ。検討中のどの企業についても、何ができて何ができないか、何に強く何に弱いかを知ることが重要。単一企業が複雑ソリューションをエンドツーエンドで社内完結できるケースは稀です。全開発サイクルにわたる専門性を網羅するのは困難だからです。(だからこそインテグレーターが存在――多様なパートナー・ベンダーチームを統合するため。)

特に、ほとんどのソフトウェア開発企業は、センサー、バッテリー、防水、ワイヤレス技術といったIoTソリューションの物理側面に精通していません――彼らができると主張しても要注意。これらコンポーネントはIoTシステムの鍵であり、多くのプロジェクトが躓く領域でもあります。

また、多くのハードウェア中心企業は他OEMと協業慣れしており、エンドユーザーとは対峙しないため、貴社が解決しようとするビジネス・運用問題や、導入の非技術的障壁を理解していない場合があります。

インテグレーターは有用ですが、「ブランド名」だけで選ばないよう注意。リスク回避の本能から大手コンサル/インテグレーターを選びがちですが、彼ら自身がIIoT経験乏しく、結局中小企業を連れてきてドメイン経験を補うケース多々。その場合、プレミアムコストで得られるのはプロジェクトへの追加オーバーヘッドのみです。

私の助言:貴社プロジェクトで、シンプル・明確・高ROIな目標から開始し、関わる全コンポーネントと必要アクションを正確に理解し、各タスクの担当者を委任する。そうすることで、異なるIoT企業の専門領域を最大活用し、実行への明確なパスを作れます。

Link Labsを貴社の産業用IoTパートナーに

前述Cisco調査で興味深いデータ:回答者64%が「停滞・失敗したIoTイニシアチブからの学びが、組織のIoT投資加速に寄与した」と同意。明らかに努力する価値あり。成功・失敗両方のIoTプロジェクト関与経験を持つLink Labsが、貴社IoT導入成功を支援――できれば辛い教訓を自ら学ばずに済むよう。

モノのインターネットデバイス向け低電力広域ネットワーク技術のリーディングイノベーターの一つとして、Link Labsは初期ハードウェア設計から商用製品デリバリーまで、コンセプトを一貫して支援します(世界数十社で実績)。

貴社ビジネス要件に適した統合IoTソリューション設計支援をお探しなら、ご相談ください。

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