IoTとIIoTの統合による産業安全の向上

インターネットはその多様な形において、誕生以来、人々がさまざまな目的で互いに接続し、コミュニケーションを取ることを可能にしてきました。テクノロジーの進歩に伴い、インターネットのこの接続能力が、世界の日常業務の他の側面にも徐々に浸透しつつあります。インターネットを産業界の他の技術と統合することで、「インダストリー4.0」と呼ばれる新たな産業革命が促進されました。IoT（モノのインターネット）、機械学習（ML）、人工知能（AI）などの分野での発展により、持続可能性の枠組みの中で運営し、リソース利用を最大化しながら製品品質を向上させ、生産コスト全体を最小化する産業を想像し、実現することが可能になりました。製造のあり方に直接影響を与えるだけでなく、インダストリー4.0は輸送、安全など、産業の他の側面にも革命をもたらしつつあります。この記事では、インダストリー4.0がそのツール、特にIoTを用いて、人間と機械の両方の安全性をどう高めているかを探ります。

IoTを用いた産業安全の基本概念を理解する

Internet of Things（IoT）とは、相互接続され、インターネットを通じて互いにデータを送受信する能力を持つ物理オブジェクトのネットワークを指します。これらのデバイスは、照度センサのようなシンプルなものから、自動ロボットアームのような複雑なものまで多岐にわたります。これらは互いにデータを共有し、それらが処理され、適切な対策が講じられます——すべて人間の介入なしに。この技術のまさにこの性質が、リアルタイム監視と自動介入に基づくより優れた安全プロトコルを実装するための完璧なプラットフォームとなります。

このアイデアの非常に基本的な実装としては、工場フロア全体にセンサを配置し、温度、湿度、有毒ガス濃度などの重要パラメータを継続的に監視することが挙げられます。処理はAIとMLに基づき、アルゴリズムにこれらのパラメータの期待値データを与え、センサデータが期待値から逸脱した場合に安全対策を実行するように設定します。別の例として、IoT対応の自律ロボットの処理システムに、人間の作業者を検出・識別するアルゴリズムを統合し、機械が次の動作で人間と直接接触する可能性を予測し、それを回避する措置を講じられるようにすることができます。

高精度が関わるプロセスでは、わずかな逸脱が重大な安全上の危険を引き起こす可能性があります。センサを用いて高精度プロセス全体のさまざまなパラメータを継続的に監視するIoTシステムを導入すれば、あらゆる異常を検知し、あらゆるタイプの人間による監視よりも迅速に対応できます。このような監視プロトコルは予防保全にも拡張可能です——突発的な設備故障による予期せぬダウンタイムを防ぐ適切なメンテナンスです。IoTシステムは、クラスタ内の1台の設備が故障しても、プロセス全体が停止しないよう構成することもできます。

IoTとそのM2M（Machine to Machine：機械間通信）機能を用いることで、故障したプロセスを停止し、そのワークロードを同じクラスタ内の他の類似機械に、従来の監視・実行システムでは不可能だったほど高速で自動的に再割り当てできます。

建設と輸送の安全システムの強化

センサを用いた監視のアイデアを拡張すると、建設作業員にスマートウェアラブルを装着させ、作業者の状態と環境パラメータを監視できます。このデータは個々の作業者ごとに収集・処理され、予測モデルからの逸脱があれば必要なアラームとプロンプトが展開されます。環境変数には湿度、風速などが含まれます。このようなシステムは、高所からの転落などの事故を防ぐのに役立ちます。

関連する輸送・物流分野では、IoTシステムを複数のレベルで安全と監視に活用できます。一つは、ドライバーの行動パターンを直接監視し、確立されたMLモデルでこのデータを処理して、ドライバーが車両を運転するのに適した状態かどうかを判断することです。この情報は集中フリート管理者に送信され、さらなる判断に役立てられます。もう一つの用途は、配送プロセスの「ラストマイル」において複数の車両の経路が収束する際です。IoT対応トラックは、多数の車両とその配送時間が重なる場合の最善の行動を判断し、事故を回避できます。

IoTベースの安全システムの将来展望

既存機械にIoTを装備して安全性を向上させるだけでなく、次のステップは、安全ハザードを劇的に最小化するような形で既存プロセスを完全に置き換える、IoTベースの機械を導入することです。例えば、米国労働安全衛生局（OSHA）によると、2020年には転倒、転落、滑りが最も多くの安全違反を占めました。これは作業員の安全という観点から、避けがたい深刻な結果を招く可能性があります。このような安全ハザードは、工場フロアの適切な設計と、人間の作業員に代わるIoTベースの自動化システムの導入により軽減できます。これらはより信頼性が高く、この種のミスを起こしにくいからです。もう一つの主要な違反である電気設備からの火災発生についても、IoTベースのシステムを導入することで、適切な介入や、こうした安全ハザードの予防さえ可能になります。

結論として、上述のさまざまな実装を通じて、IoT技術の導入は、逸脱の監視と対応、または特定のタスクにおける人間要素への依存を完全に排除することにより、産業現場の安全性向上に有望であることがわかります。後者のステップは特に重要な含意を持ちます——工場フロアでの雇用が削減されることで、現在の産業とは大きく異なる要件を持つ他の分野で雇用機会が生まれるからです。人間の要素はより知的な職務に採用されるようになり、現場に出る人の数が減少します。これは人的死亡事故の大きな要因となってきました。