産業用モノのインターネット (IIoT):主な利点、現実世界のアプリケーション、導入の課題

IIoT は、製造環境のあらゆる部分をアップグレードする準備ができています。 IIoT テクノロジーには優れた成功事例があるため、検討する価値があります。

さらに、世界の IIoT 市場規模は 2026 年までに 1,061 億米ドルに達すると予測されており、これは驚くべきことではありません。 IIoT は、製造現場を完全に変革した次のレベルの IoT テクノロジーです。

IIoT テクノロジーは、現代の製造業に大きな影響を与えています。これは、企業の効率向上、メンテナンスの合理化、資産の監視などに貢献してきました。そのため、市場での競争力を維持するには IIoT を採用することが不可欠です。

一緒にタグ付けしてください！ IIoT の利点、使用例、実装上の課題をわかりやすく説明します。

IIoT テクノロジーとは何ですか?

IoT テクノロジーは私たちの周りに存在します。おっしゃるとおり、IIoT テクノロジーは曖昧な用語である可能性があります。したがって、IIoT の本質を理解することが重要です。

多くの技術的進歩が見られました。 Connected Factory や Industry 4.0 (I4.0) と同様に、IIoT は組織がさまざまなデバイスに接続できることを意味します。この革新的なテクノロジーの主な焦点は、データ主導の洞察を通じて産業運営とプロセスを最適化することです。

つまり、IIoT は、産業環境で相互接続されたシステム、デバイス、センサーのネットワークを指します。これにより、リアルタイムのデータ監視、予測分析、リモート管理が可能になります。

IIoT ソリューションは、業務の合理化、生産性の向上、業界全体のイノベーションの推進など、企業に多くのメリットをもたらします。このテクノロジーが驚異的な成長を遂げているのも不思議ではありません。専門家は、IIoT テクノロジーの将来の繁栄を予測し、2030 年までに世界市場価値が 3 兆 3,000 億ドルに達すると予想しています。

画像 1:2020 年から 2030 年までの世界の産業用 IoT 市場規模 (ソース)

IIoT の成長と変革は業界にプラスの影響を与え、驚異的な成功を保証します。

IoT と IIoT の違い

Garmin Venu 3S や Samsung Galaxy Watch 6 など、クールなフィットネスウォッチとトラッカーを持っていると想像してください。このデバイスは、センサーに基づいて毎日の消費カロリー、心拍数、歩数、睡眠パターンを記録および監視できます。 IoTに参入しましょう！このテクノロジーを使用すると、データをスマートフォンやコンピュータに送信できるようになり、時間の経過とともに進捗状況を追跡したり、目標を設定したり、友人や医療提供者と成果を共有したりすることもできます。

IoTとは何ですか? IoT はモノのインターネットの略です。センサー、ソフトウェア、その他のテクノロジーが組み込まれた日常的なデバイスをインターネットに接続し、データの接続、交換、処理を可能にします。これらのオブジェクトは、ウェアラブル健康機器、家庭用電化製品、自動車などの日用品から、産業用機械やインフラストラクチャの統合対象物まで多岐にわたります。

IoT の主な目標は、普通の物体をスマートデバイスに変えることです。したがって、さまざまな独特の方法で人間、他のデバイス、環境と対話できるようになります。医療、農業、製造、輸送、スマートシティなどの業界に革命を起こす可能性があります。最終的には、私たちの生活の質を向上させ、安全性とセキュリティを向上させ、大幅な経済成長を促進することができます。

IIoT は Industrial Internet of Things の略であり、このテクノロジーは特に、製造、エネルギー、輸送、公益事業などの産業環境で IoT テクノロジーを適用することに焦点を当てています。つまり、産業分野に焦点を当てた IoT のサブセットです。

自動車部品を生産する工場を想像してください。この工場には、ロボットアームやベルトコンベア、CNC機械など、ものづくりに欠かせないさまざまな機械設備が備えられています。これらのマシンはネットワークに接続されており、温度、振動、圧力、エネルギー消費を監視するセンサーが装備されています。 IIoT を使用すると、工場は予知保全システムを実装できます。

IIoT は、ビッグデータ、機械学習 (ML)、スマートセンサー、M2M 通信などのテクノロジーを活用して、さまざまなプロセスを合理化します。このテクノロジーは、業界の業務効率、生産性、安全性の向上に役立ちます。

IoT と IIoT にはいくつかの共通原理がありますが、相違点は注目に値します。 IoT は消費者向けの利用と生活の質の向上に重点を置いていますが、IIoT は産業アプリケーションにより適用可能であり、産業環境における効率と生産性の向上に重点を置いています。

以下は、IoT と IIoT の重要な違いを示す簡単なスナップショットです。

<先頭> <番目>
アスペクト <番目>
IIoT <番目>
IoT
範囲と規模
産業分野に適用され、大規模な M2M 通信と複雑な産業プロセスの自動化が含まれます。
日常的なデバイスと消費者向けアプリケーション
環境とユースケース
産業プラント、\\\[倉庫](/blog/using-blockchain-to-build-smart-warehouses/)、および工場

使用例:予知保全、製造の自動化と最適化、エネルギー管理とスマートグリッド、サプライチェーンと物流管理

小売店、家庭、オフィス

使用例:スマートホーム、コネクテッドビークル、スマートシティ、ウェアラブル健康デバイス

複雑さ
IIoTは複雑な操作と高精度を必要とします
IoT デバイスは、フィットネス活動の監視や室温の調整などのタスクに取り組むことができます
接続性
特殊な産業用通信プロトコルを使用 (Modbus、OPC-UA、Profinet など)
Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、ブロードバンド、
データ量
高
通常、中程度から高度
セキュリティプロトコル
高度で厳格なセキュリティプロトコルを実装する必要がある
あまり厳しくする必要はない
プログラマビリティ
IIoT システムは高度にプログラム可能でカスタマイズ可能です
IoT デバイスには事前にプログラムされた機能が搭載されています
相互運用性
共存するレガシーオペレーティングシステムと統合
機能的に独立した

IIoT の実世界のアプリケーションとユースケース

IIoT は業界に革命をもたらしており、「スマートファクトリー」コンセプトの原動力となっています。 IIoT には、ビジネスの成長を促進するユースケースの長いリストがあります。ここではその一部を紹介します。

1.スマート製造と工場

IIoT は、製造と工場のスマート化に役立ちます。このテクノロジーを使用すると、工場は機械とその他の必要な産業コンポーネントをリンクできます。ガジェットやパーツにセンサーを設定することで、データの共有やリアルタイム通信が可能になります。この分析情報は、出力の監視、ワークフローの改善、修理の予測にさらに役立ちます。

したがって、IIoT により、予知保全、リアルタイム監視、自動化が可能になります。製造部門が IIoT の最も重要な部分、約 34% を使用していることは驚くべきことではありません。

ここに良い例があります。センサーを機械に取り付けると、製造プロセスに関するデータの照合に役立ちます。さらに、AI および ML アルゴリズムは、集中型 IIoT プラットフォームで情報を評価できます。この洞察は、産業上のボトルネックを特定し、明確な解決策を提供するのに役立ちます。この調整は、生産性を向上させ、より高い品質基準を達成するのに役立ちます。

米国の製造業者の 85% が現在 IIoT ソリューションを導入しているか、導入を計画していることから、統計はこのテクノロジーがいかに将来に適しているかを繰り返し示しています。革新的なアプローチは新たなビジネスチャンスを促進するのに役立ち、IIoT は地殻変動を支援しています。

2.エネルギーと公共事業

世界のエネルギー需要は 2040 年までに約 25% 増加すると予想されており、多くのビジネスリーダーは IIoT ソリューションの導入に前向きです。このテクノロジーとそのアプリケーションは、送電網を管理する公益事業を改善することで、エネルギーの生産と配電の管理に役立ちます。

環境と石油・ガス会社にとっての IIoT のさらにもう 1 つの利点は、環境にとって危険な状況を緩和することです。スマートデバイスや機器により生産上の問題や事故が軽減されるため、特殊なアプリケーションを使用して生産プロセスの環境への影響を追跡および監視できます。

ここでは、IIoT が公共事業にどのような影響を与え、スマートメーター、負荷遮断器、再閉器、メーター集中装置、二次変電所などの大量の新しいデータソースをもたらすことができるかを示す優れた例をいくつか紹介します。

Advanced Metering Infrastructure (AMI) を使用した IIoT ソリューションは、電力会社を変革しました。さらに、センサーテクノロジー、ビッグデータ、分析は、顧客がスマートグリッドに接続するときに需要と供給の効率的なバランスをとるなど、運用を最適化するために使用されています。

3.自動車

自動車業界における IIoT は驚異的な役割を果たし、コネクテッドかつインテリジェントな車両の新時代をもたらします。調査によると、自動車市場向け IIoT の総収益は 2024 年から 2030 年にかけて 33% 増加し、266 億 3,000 万米ドル近くに達すると予想されています。

IIoT ソリューションは機能効率の向上に役立つだけでなく、重要なデータ管理の問題も解決できます。 IIoT テクノロジーでは、スケール、センサー、ゲージが使用されます。このようなコンポーネントのネットワークは、データを照合し、クラウドベースの製造最適化ソフトウェアを活用して、実用的な洞察に変換するのに役立ちます。

大きな利点は、予測品質管理分析により、部品を簡単に廃棄したり、さらには再加工したりできることです。したがって、障害のある部品をプリエンプトすることができます。自動車メーカーは、関連するビジネスモデルを作成し、機会を最大限に活用するために、多面的なアプローチを取る必要があります。

4.輸送と物流

IIoT ソリューションを導入している輸送および物流企業は、サプライチェーン全体の可視性の向上から予知保全やスマートロジスティクスまで、さまざまなメリットを得ることができます。また、燃料の盗難や異常な使用パターンを簡単に特定して関係者に警告できるため、センサーの活用により盗難の削減にも役立ちました。

IIoT デバイスを使用すると、企業は車両を監視し、出荷を追跡し、交通状況や気象条件に基づいてルートを最適化できます。したがって、物流会社は IIoT を実装してトラックのフリートをリアルタイムで追跡し、予知保全、ルート計画の改善、燃料消費の最適化を可能にすることができます。配送、スケジュール設定、配置などの多くの機能が、輸送や物流における IIoT を使用して自動化されています。

5.ヘルスケア

ヘルスケアにおける IIoT は、デジタル革命の最前線に立っています。これにより、医療過誤が減少し、患者ケアが改善され、医療成果が向上する新時代の到来を迎えることができます。

血糖値モニター、医療センサー、医用画像機器、心電図モニター、スマート錠剤ディスペンサー、ブロックチェーン対応システム、心臓健康モニター、ツールなどの IIoT 機能とアプリケーションを備えたデバイスは、ユーザーがデータを収集し、医療提供者の研究をサポートできます。

IIoT により医療データや情報に簡単にアクセスできるため、患者の遠隔監視がシームレスになりました。したがって、重要な治療傾向を最新の状態に保つことができるため、医療従事者は情報に基づいた意思決定をより迅速に行うことができます。

6.小売とサプライチェーン

サプライチェーン管理における IIoT は、業務効率の向上、可視性と追跡の強化、データ主導の意思決定の実現、イノベーションとコラボレーションの促進に貢献してきました。

IIoT ソリューションは、製品のリアルタイムの位置、サプライヤー、在庫情報に関する洞察を提供し、サプライチェーンマネージャーを支援します。ビーコンや RFID タグなどの IIoT 対応デバイスを使用すると、在庫レベルを簡単に追跡できます。さらに、製品の動きを監視し、店舗レイアウトを最適化して顧客エンゲージメントと売上を向上させるのにも役立ちます。

さらに、IIoT デバイスはリアルタイムイベント用にプログラムすることもでき、企業の競争力と回復力を高める組み込みの緊急時計画を提供します。

7.スマート農業

農業業界は間違いなく IIoT の装備から恩恵を受けるでしょう。 IIoT センサーは、農家に重要なデータを提供します。データと洞察を利用して、農家は降雨量、土壌栄養レベル、作物の収量を正確に予測できます。また、害虫の蔓延や不作にも積極的に取り組むことができます。

農業における IIoT の継続的な進化に支えられて、農業実践が発展していくのを見るのはとても興味深いことです。農家は、接続性の向上により生産性が向上し、恩恵を受けることになります。ニッチなテクノロジーを考慮して、多くの従来型農機具メーカーは、より優れた接続性やその他の高度なスマート製造技術に切り替えることに前向きです。

8.サイバーセキュリティ

ほとんどの企業はサイバー脅威に対して脆弱であり、侵害があれば深刻な結果を招く可能性があります。サイバーセキュリティにおける IIoT は、産業システムとデータのセキュリティと整合性を維持できる可能性があります。

IIoT ソリューションは、ネットワークの継続的な監視に役立ち、サイバー攻撃を示す可能性のある異常なアクティビティのパターンを検出できます。さらに、AI および ML アルゴリズムを使用すると、IIoT システムはデバイスの動作を追跡および監視して、異常や潜在的なセキュリティ侵害を特定できます。継続的な警戒とリアルタイムの更新とアラートにより、組織はセキュリティを大幅に強化し、サイバー脅威から保護できます。

9.環境モニタリングと持続可能性

IIoT システムは、産業施設内の空気の質、水の使用量、排出物などの環境要因を監視および分析できます。この分析情報は、改善すべき領域を特定し、環境への影響を軽減し、規制要件を確実に遵守することで、サステナビリティへの取り組みをサポートします。

これらは、製造、エネルギー、運輸、ヘルスケア、農業など、さまざまな業界における IIoT の使用例のほんの一部です。企業が接続性、データ分析、自動化の利点を活用してオペレーショナルエクセレンスとビジネスイノベーションを推進しようとする中、IIoT の採用は増え続けています。

IIoT 導入の課題と解決策

IIoT の主要な課題とその解決策の一部を以下に示します。

1.セキュリティ

課題: IIoT システムは、接続性とデータ交換の増加により、サイバー脅威に対して脆弱になります。不正アクセス、データ侵害、マルウェアなどの潜在的なサイバー攻撃からネットワーク、デバイス、データを保護することは非常に重要です。さらに、機密データの整合性と機密性を確保することも不可欠です。

解決策:

堅牢な認証およびアクセス制御メカニズムを採用して、IIoT デバイスとデータへの不正アクセスを常に監視し、防止する
転送中と保存中のデータを保護するために暗号化を実装する
セキュリティの脅威や脆弱性を継続的に監視し、パッチやアップデートを迅速に適用する
ネットワークのセグメンテーションとファイアウォールを利用して、重要なシステムを潜在的な脅威から隔離する

2.相互運用性

チャレンジ :主な課題の 1 つは、異なるメーカーのさまざまなデバイス、センサー、システムを統合することであり、それぞれが異なるプロトコルや標準を使用している可能性があります。これらの異種コンポーネント間の相互運用性を確保することは複雑な場合があり、慎重な計画が必要です。

解決策:

MQTT、OPC UA、CoAP などの標準化された通信プロトコルを使用して、デバイスとシステム間の互換性を確保する
異なるプロトコル間を変換できるミドルウェアまたはゲートウェイを実装する
オープンスタンダードと相互運用可能なソリューションをサポートするベンダーを選択する

3.スケーラビリティ

チャレンジ :IIoT の導入が拡大するにつれて、スケーラビリティが問題になります。システムは、パフォーマンスや信頼性を犠牲にすることなく、増加するデバイス、センサー、データストリームを処理できなければなりません。将来の成長にシームレスに対応できるよう、最初からスケーラビリティに関する考慮事項をアーキテクチャに組み込む必要があります。

解決策 :

モジュール式アーキテクチャとスケーラブルなインフラストラクチャを使用して、スケーラビリティを念頭に置いて IIoT システムを設計する
分散コンピューティング技術を採用して、ワークロードとリソースを効率的に分散する
クラウドサービスやエッジコンピューティングを利用して、増大するデータ量と処理要件に対処する

4.規制の遵守

チャレンジ :データプライバシー規制や安全基準などの業界の規制や基準に準拠すると、IIoT の実装がさらに複雑になります。組織は、法的および財務的な影響を回避するために、IIoT 導入が GDPR や HIPAA などの規制要件を満たしていることを確認する必要があります。

解決策 :

関連する業界の規制や基準について常に最新の情報を入手し、IIoT 実装プロセス全体を通じてコンプライアンスを確保する
セキュリティとプライバシー管理を実装して機密データを保護し、データ保護規制へのコンプライアンスを確保する
規制当局や業界団体と連携して、新たな規制やベストプラクティスに関する最新情報を常に入手する

5.コスト

チャレンジ :IIoT は長期的には大きなメリットをもたらしますが、導入の初期コストは多額になる可能性があります。組織は投資収益率 (ROI) を慎重に評価し、IIoT 実装への支出を正当化するための明確なビジネスケースを作成する必要があります。

解決策 :

徹底的な費用対効果分析を実施して、IIoT 導入の潜在的な投資収益率（ROI）を評価する
サブスクリプションベースの料金モデル、オープンソースソリューション、可能な場合は既存のインフラストラクチャを活用するなど、コスト削減策を検討する
コストを評価する際には、業務効率の向上、ダウンタイムの削減、競争力の強化などの長期的なメリットを考慮する

これらの課題に対処するには、強力な計画、関係者間のコラボレーション、テクノロジーと人材への投資、継続的な最適化と適応への取り組みなど、総合的なアプローチが必要です。

まとめ

IIoT には、運用効率と資本効率の両方を向上させる能力があります。ビジネスリーダーは、IIoT ソリューションを自社のビジネスに導入するために戦略を再調整する時期に来ています。新しいテクノロジーを導入して、未来に向けて次のステップに進む準備はできていますか?スマートファクトリー変革の価値を実感する準備をしましょう!