製造業におけるIoT：インダストリー4.0成功へ導く8つの主要ユースケースと新興トレンド

製造業におけるIoTは、製造ランドスケープにおいて白熱したトピックです。インダストリー4.0とともに、ビジネスリーダーは新たな技術変革の波を経験しています。

このパラダイムシフトは、将来に適した戦略の推進を支援します。そして、そのビジョンは企業をより適応的、革新的、レジリエント（強靭）にするのに役立ちます。

成功するIoTトレンドを取り入れることは、グローバルパートナーとして際立つために不可欠です。だからこそ、リーダーはAI、ウェアラブル、3Dプリントといった最先端技術と融合したエコシステムの構築を目指すべきです。

ニッチ技術が、製造業における最高価値のIoTユースケースを支え、ROIを押し上げます！

製造業におけるIoT

産業用モノのインターネット（IIoT）は、従来の工場をスマートスペースへ変える一歩です。

製造業におけるIoTは前例のない破壊をもたらし、工場をフロントラインワーカーにとってより安全にし、生産性と効率を向上させます。そしてはい、数百万ドルの節約も可能です！ それを裏付けるエキサイティングな統計をいくつか紹介します。

• 専門家は、世界の製造業IoT市場規模が2020年の332億米ドルから2025年には538億米ドルに成長し、CAGR（年平均成長率）10.1％になると予測しています。（Markets and Markets, 2020）
• PwCのレポートによると、製造業者の90％が、生産プロセスのデジタル化がリスクより長期的メリットをもたらすと信じています。（PwC, 2020）
• 米国では、約35％の製造業者がスマートセンサーから生成されるデータを収集・活用し、製造プロセスを強化しています。（Mordor Intelligence, 2021）
• 約34％の製造業者が、米国製造業者のIoT導入は不可欠だと考えています。さらに、IoTはソフトウェア、クラウドコンピューティング、分析ツールが融合し、多様なソースからの生データを意味ある予測に変え、ユーザーフレンドリーなインターフェースで提示する、製造業者のためのエコシステムの一部になっています。（Mordor Intelligence, 2021）
• 北米は、特に産業、製造、自動車セクターでIoT導入において大きな進歩を遂げています。smartamerica.orgによると、米国政府は今後20年でIoTセキュリティインフラの更新に約41兆ドルを支出すると予想されています。（AIMultiple, 2021）
• 専門家は、離散製造、輸送・物流、ユーティリティ業界がそれぞれIoTプラットフォーム、システム、サービスに400億ドルを支出すると指摘しています。（Statista, 2021）
• 製造業者の58％が、IoTは産業運営のデジタル変革に必要だと答えています。調査では、投資コストがIIoTのより速い導入を妨げる最大の障壁だと強調されています。（GE, 2017）
• Accentureによると、米国企業の回答者の46％が、IoTを従業員生産性向上の機会と見ています。（Accenture, 2015）

結論： 製造業におけるインダストリー4.0へのシフトは明らかです。製造業者はスマートマニュファクチャリングを積極的に受け入れ、相互接続されたインテリジェントな製造システムの新たなレベルへ向かっています。

IoTが製造業をどう変革しているか

デジタル化が製造ランドスケープを向上させています。企業は革新的テクノロジーでエコシステムを変革しようとしています。

研究調査も、デジタルリーダーがゲームチェンジングなインダストリー4.0ソリューションを採用していることを示しています。今日、デジタル成功の旅は刺激的です。IoTが製造業をどう変革しているか、簡単に見てみましょう。

早期故障予測

アナリスト企業によると、82％の企業が計画外ダウンタイムを経験しており、製造業における計画外ダウンタイムは企業に時間当たり最大26万ドルのコストをもたらす可能性があります。機械のダウンタイムと損傷は製造企業にとってクリティカルです。さらに、フロントラインワーカーを危険にさらすこともあります。

IoTデバイスには、温度、振動、電圧、電流などを監視するさまざまなセンサーがあります。したがって、これらのセンサーは予期せぬ故障の早期警告サインを検知し、より安全な職場づくりに貢献します。

より高いマージンと顧客満足度

製造業者は、IoTとコネクテッド製品の活用でエキサイティングな機会を得ています。関連製品から生じるメリットは、既存サービス提供の強化から始まります。リモート診断により顧客満足度が向上し、修理時間が短縮され、顧客とのより強固な絆が生まれます。

したがって、早期警告と検知シグナルは、将来製品の品質改善を推進します。そして新しいサービスは、より高いマージンと改善された顧客満足度を確保します。

コネクテッドサプライチェーンによる資産管理の改善

製造業者は、より高い顧客サービス期待に直面しています。重要な期待の一つが、より速い納期です。

この背景で、製造業者は加速する配送ニーズに応えるため、マイクロロジスティクスネットワークの探求を続けてきました。資産レベルでのコネクテッドサプライチェーンにおけるIoT活用は、在庫ポジションの管理を支援します。さらに、複雑なロジスティクスネットワーク全体での実際の在庫へのより高い可視性を得られます。

運用インテリジェンスの実装

自律機械は、時間のかかる重労働を引き受けられ、専門家はこれを製造業の未来と予測しています。

機械が接続されると、人間の介入を最小限に抑えて互いに通信・調整するインテリジェントネットワークの構築に役立ちます。

品質向上

IoTセンサーは、製品仕様や、サードパーティデータを含む製品サイクルのさまざまな段階でのその他メトリクスデータを取得します。さらに、製造業者はどの製品が品質仕様を満たし、物理検査が必要かを判断できます。

データは、原材料の組成、輸送やその他要因が完成品に及ぼす影響に関係します。さらに、結果に統合されれば、IoTシステムは製品に対する消費者反応のデータを提供します。これらのインサイトは、品質問題の発見と修正に役立ちます。

生産計画とスケジューリングの改善

さらにもう一つの変革は、IoTソリューションにより製造業者が製品品質と工場歩留まりの改善、生産計画とスケジューリングの改善、生産ラインのリアルタイム監視の恩恵を受けていることです。

例えば、 あなたの組織が100以上の手動検査を必要としているとしましょう。チェックアップが総生産時間の約20％を占めていると気づきました。このシナリオは、品質チェックを自動化することで好転させられます。

より良いプラントの安全性とセキュリティ

IoT技術と広範なデータ分析の融合により、日常業務中のKPI（車両事故、従業員欠勤、ヒヤリハット、負傷など）を監視することで、安全性とセキュリティを促進できます。

IoTは、これらの重要領域へのリアルタイムインサイトを通じてより良い安全性を確保します。したがって、問題は今すぐ対処できます。さらに、製造業者は健康・安全規制と環境懸念へのコンプライアンスを保証できます。

セキュリティはIoTの課題であり、悪意ある攻撃者がテクノロジーを企業データへの容易なアクセスポイントとして標的にしています。

懸念は、多様なサプライヤーとセキュリティプロトコル、現在の標準化不在により高まっています。運用技術（OT）とITをリンクさせ、不正アクセスを防ぐことでセキュリティ問題に対処すべきです。

製造業におけるエキサイティングなIoTユースケース

リモートモニタリング

産業資産を持つリーダーにとって、リモートモニタリングは注目すべき優れたユースケースです。ここでは、IoTセンサーが設備の使用状況と健全性を監視し、パフォーマンス評価を支援します。さらに、センサーは問題があればサービス展開を支援できます。

このモデルは、Equipment-as-a-Service（EaaS）という全く新しいビジネスモデルへの道を開きます。

例：Armal はポータブルトイレの大手メーカーで、成形装置を使って製品のプラスチックフレームとコンポーネントを製造しています。機械の消費電力を監視・最適化したいと考えていました。

IoT産業用ソフトウェア経由のIoTセンサーで、生産サイクル全体を通じて消費電力をリモートで追跡できるようになりました。

生産ラインのリアルタイムIoT監視システムにより、機械のエネルギーコストをほぼ40％削減。こうしてArmalは、各機械のリアルタイム電力を監視できるIoTソリューションを導入し、デジタル化の旅を完了しました。

デジタルツイン

デジタルツイニングは人気を集めています。IDCは、2018年にデジタルツイン技術に投資した企業は、重要プロセスのサイクルタイムが30％改善すると予測しています。（IDC, 2017）

したがって、IoTとデジタルツインの力を活用できるリーダーは、詳細な分析を享受できます。デジタルツイン技術は、クラウド、IoT、拡張現実（XR）、AIです。

したがって、IoTアプローチ（別名デジタルツイン）を適用することで、企業は物理オブジェクトの堅牢なデジタルコピー、バーチャルコピーを作成でき、それらの製造現場での応用は便利です。設備とスペアパーツのバーチャルコピーで、物理資産をリスクに晒さず、プロセスをシミュレートし、問題を発見し、必要な結果を達成できます。

例：Kaeser は大手製造企業かつ圧縮空気製品プロバイダーで、デジタルツインを適用しました。この技術は、同社が「製品を売る」から「サービスを売る」へ転換するのを支援しました。

デジタルツインシステムは、設備のライフサイクル中の運用データ、特に空気消費率をKaeserにもたらしました。

この監視により、Kaeserは固定料金ではなく空気消費量ベースで顧客に請求できるようになりました。結果として、同社は商品コストを30％削減し、主要ベンダーのほぼ半分をデジタルツイン利用でオンボーディングしました。

ロジスティクス管理

製造企業のロジスティクスは、天候への制御不足、詐欺の高い可能性、管理が必要な大量の資産によりリスクを伴います。輸送に大きく依存する企業は、さまざまなデバイスとシステム間のIoT主導の相互接続を検討できます。

製造向けIoTアプリケーションは、倉庫管理からフリート管理、貨物追跡まで、典型的なサプライチェーンに沿った多くのユースケースに対応できます。したがって、テクノロジーはデジタル変革の背後にある重要な力となります。

例：Amazon は、スタンドアロンのドロップシッピングボットとロッカーの恩恵を受け、配送利便性を高め利益を上げています。したがって、製造業者は配送コスト削減を享受できます。

自動注文処理とステータス更新により、企業は配送スタッフ数と全体的な運用コストを削減できます。さらに、ラストマイル配送にコネクテッドボットを使用すれば、コストを大幅に削減し、顧客満足度を向上できます。

ロジスティクスマネージャーは、修理と燃料支出にIoTを活用できます。燃料コスト監視、スマート配送、診断、ドライバー管理などのタスクを最適化できます。ドライバーと車両パフォーマンスのリアルタイム監視により、技術者の安全性が向上し、在庫損傷が減少し、保険支払いが減らせます。

製造KPI

製造業における主要業績評価指標（KPI）は、ビジネスパフォーマンスへの重要な洞察を与える定量化可能なメトリクスです。これらのメトリクスは、最も重要なことにビジネスが焦点を当てられるよう定義・測定されるため、製造業者にとって重要です。さらに、一定期間にわたってパフォーマンスを追跡、分析、最適化できます。

このようなKPIは多数あり、よく使用される製造KPIの一つは総合設備効率（OEE）で、工場のパフォーマンス、可用性、品質を計算して測定されます。パフォーマンスの適切な測定指標、特に工場フロアではありますが、OEEは理想的には他のKPIと併用し、多様な視点からパフォーマンスをよりよく理解すべきです。

製造ビジネスは、意思決定を導くために複数のKPIを選択できます。すぐに利用できるKPIダッシュボードがあれば、企業の優先事項を焦点に保ち、組織が正しい軌道にあることを保証できます。

ダッシュボード、レポート、分析——ビジネスがどう機能しているかについて分析すべきことは山ほどあります。目標は、パフォーマンスが期待通りかどうかを理解するのにかかる時間と労力を減らすことです。究極的には、産業用IoTプラットフォームがデータをシンプルなレポートとダッシュボードにまとめ、文脈づけし、ビジネスがどの程度うまく機能しているかをさらに説明するのを支援しています。

2022年の製造業におけるIoTトレンド

従業員の安全

全国安全協議会（NSC）によると、2019年の労働災害総コストは1710億ドルでした。この数字には賃金・生産性損失、医療費、管理費が含まれます。また、障害を伴う負傷者以外の、直接的・間接的に負傷に関わった労働者の時間損失価値など、未保険コストも含まれます。

製造業は年間事故可能性が高い、最も危険な産業分野の一つです。製造業におけるIoTは、安全性向上と労働災害防止のため、ホットなトレンドであり続けるでしょう。

センサーの活用により、施設や設備の状態に関する正確なデータが期待できます。さらに、潜在的リスクとハザードの検知が容易になります。安全対策改善のためのIoTユースケースには：

• 技術者の心拍数と血圧を追跡するウェアラブル。作業継続が危険なときに通知を受信
• 熱、大気汚染、放射線、騒音の閾値超過を検知しアラートを送るスマートセンサー
• 温度変化に敏感で火災を検知する火災センサー
• 予知保全を実行し、故障設備が損傷や事故を引き起こす前に廃棄・修理

セキュリティとプライバシー

プライバシーとセキュリティは、ITスペシャリストにとってますます主要な焦点になっています。製造業における可視価値の増大が、システムをサイバー脅威に晒しており、これはIoTオーナーにとって懸念事項です。

データ漏洩やマルウェア（ランサムウェアを含む）感染への対処ニーズが高まっており、従来工場をスマートでセキュアな工場へ転換するにはこれが不可欠です。認証は、クラウド、ネットワーク、ソフトウェアアプリケーションを問わず、IoTのすべての領域でクリティカルです。IoTエコシステムを保護する方法には：

• 物理IoTデバイスを追跡し、紛失・盗難を防ぐ
• リスクを特定し、リスクアセスメントを実施する
• 暗号化を使用する

事実、意識とセキュリティプロセスが最重要であり、このトレンドは企業文化に浸透させる必要があります。

マシンツーマシン（M2M）オートメーション

M2M技術は、SCADAやリモートモニタリングなどの他技術が設備からのデータを遠隔管理・制御するのを助けていた、製造・産業現場で最初に採用されました。M2M技術の主目的は、センサーデータにアクセスし、ネットワークに送信することです。

注目すべき最高の側面の一つは、デバイス間通信です。スマートセンサーをデバイスに組み込むことで通信を可能にします。IoTシステムはセンサーを使って通信し、資材調達、需要・売上予測、配送などの意思決定を人間の介入なしで自動化できます。

M2Mオートメーションを活用したい製造業者は、データをエンタープライズソフトウェアと統合すべきです。ERPが製品と機械と通信すれば、技術者は製造パフォーマンスを密接に監視し、一つのソリューションでインサイトを取得できます。M2Mが支援できる方法には：

• リモートモニタリング
• 製品補充
• 資産追跡と監視

IoTとVR/ARの融合：デジタルと物理世界をより近くに

IoTデータと融合すると、VRとARは大きなメリットをもたらします。経済的メリットには、利益改善、コスト削減、製品・サービスラインへの革新的機会などが含まれます。

このIoTトレンドは、2022年以降も注目すべきものです。AR/VRとIoTアプリケーションが連携するユースケースの例：

• 設備管理——IoTセンサーが収集した設備状態データをバーチャル要素として配置し、故障とクラッシュをリアルタイムで可視化
• スペース管理——ARで工場在庫ロケーションを最適化し、作業者が施設内を安全にナビゲートする最適ルートを作成
• 従業員教育——IoTデータを用いて設備・機械・製品のバーチャルプロトタイプを作成し、正しい使用法を学ぶシミュレーションを支援

まとめ

製造業におけるIoTは、魅力的な成長機会を提示します。そして一部のリーディングプレイヤーは、ニッチ技術を探求し、デジタル化を活用してメリットを最適化しています。

究極的には、この有望なテクノロジーが製造業の道を開き、次世代の製造エクセレンスを達成できます。

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