中小企業のIoT導入【図解】
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IoTは「Internet of Things」順略称で、日本語では「モノのインーネット」と訳されます。ここでいう「モノ」とはネットワークにつながることが可能な私たちのまわりにある身近な物です。たとえば、今あなたが身に着けている服や時計、家電や車、もしくは家自身、さらには今あなたが読んでいる本書も、ネットワークにつながれば、IoTでいうところの「モノ」になります。
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- 3. １．IoTとは？ IoTは「Internet of Things」順略称で、日本語では「モノのインー ネット」と訳されます。ここでいう「モノ」とはネットワークにつながるこ とが可能な私たちのまわりにある身近な物です。たとえば、今あなたが身に 着けている服や時計、家電や車、もしくは家自身、さらには今あなたが読ん でいる本書も、ネットワークにつながれば、IoTでいうところの「モノ」に なります。 IoTとは、私たちがインターネットでお互いの情報を伝達し合って活動する のと同様に、ネットワークにつながる「モノ」同士が情報を共有して、有益 な情報を生み出し、人の手を介することなく動いたりします。 ちなみに、IT (Information Technology)とIoTは、略語が似ているの で同じようなものと勘違いしがちですが、別の話です。「I」も「Ｔ」も別 の言葉の頭文字です、又、ICTは「Information and Communication Technology（情報通信技術）」の略で、通信技術を活用したコミュニケー ションを指します。ICTは、ITに「Communication（通信、伝達）」とい う言葉が入っており、ITよりも通信によるコミュニケーションの重要性を強 調しています。 3 IoTの定義はモノのインターネット化、様々な「モノ」がインターネットに接 続され、情報交換することにより相互に可視化、コントロールができる。
- 11. 次にIoTの歴史を考える時に重要なのが「M2M」です。「Machine To Machine」の 略で機械と機械がつながることで、IoTよりも先に開発・導入が進みました。 ｌｏＴとＭ２Ｍは同義と見られることが少なくありませんが、厳密にいうと異なりま す。 Ｍ２Ｍとは、人が介在しない機械と機械の通信のことをいいます。つまり、機 械と機械が自動的に情報をやり取りするシステム全体を表わすことが多いです。一方、 ｌｏＴとは、情報を受け取る人へのサービスを含めて表わすことが多く、Ｍ２Ｍより も幅広い概念です。 建設機械のコマツが1998年に、M2Mのシステムを建設車両に搭載したのが有名です。 機械同士のネットワークだったM2Mから、最も多くのモノをインターネットにつな げるようになったのがIoTです。IoTはM2Mも包括し、大きな意味で使われているの です。 又、M2M通信は３G、LTE回線などによる情報システム経由の通信に限ったものでな く、ローカルネットワークにおける無線、有線の通信も含みます。 11
- 13. 【DX（Digital transformation）の世界】 デジタル トランスフォーメーション（Digital transformation）とはデジタルテ クノロジーを駆使して、既存の経営の在り方、ビジネスプロセスおよび生活、働き 方をより良い方向に再構築する。 ＊DXとIoTとは違い： IoTはデジタルテクノロジーを活かし既存の業務、システムの生産性効率を劇的に 改善しますが既存の経営の在り方、ビジネスプロセスはそのままです。 しかし、DXは既存の経営の在り方、ビジネスプロセス等の概念をデジタルテクノ ロジーを活かし、「大きなイノベーション」を起こします。 DXの成功例はUberです。 Uberは「車で移動したいと思っている人」と「車で人を運ぶことで対価を得たい 人」をデータで直接マッチングできるプラットフォームを作り、スマートフォンの 位置情報と車の空き状況をデジタルデータとしてリアルタイム活用することで、最 適な配車を行っています。 これまでのタクシーのように道路脇で空車を探す、特定のタクシー会社に電話をし て無線で空車に呼びかけてもらうといったプロセスとは根本的に異なります。
- 16. 『製造業のIoT インダストリー4.0』 2011年から始まったドイツが推進する製造業の革新「インダストリー4.0」 （ Fourth Industrial Revolution、4IR)は、IoTとも関連性が高く、日本では 『第4次産業革命』と呼ばれその本質は製造業のデジタル化、いわゆる「ス マートファクトリー」の実現を目指すものでIoTをキーテクノロジーとし、AI やビッグデータそしてロボットといった技術の活用により、それまで人がコ ンピューターに命令を与えて自動的に動かしていたものをコンピューターに 自ら判断させて自律的に動かそうという産業構造の変革です。 産業革命前の産業形態は家内制手工業、徒弟制度、マイスター、ギルド、ツ ンフトなど、人力と匠の技による生産形態でした。第１次産業革命は19世紀 の出来事で、水力・蒸気機関により製造作業の機械化が実現し、飛躍的に生 産能力が改善されました。イギリスの自動織機がこの恩恵を受けています。 第２次産業革命は20世紀初頭に起こった電力による生産の効率化により、 アメリカの自動車産業で大量生産が実現されました。 第３次産業革命は20世紀後半にかけて普及したコンピュータを活用した生産 活動全体の効率化で、ＣＩＭの構想が提唱され生産の自動化であるＦＡ領域 では通信のプロトコル標準としてＭＡＰの制定がありました。 16
- 19. アメリカ版 インダストリー4.0 IIC ドイツの動向を受けて、アメリカが取り組んでいるアメリカ版インダスト リー4.0とも呼ぶべき取り組みが、「インダストリアル・インターネット・コ ンソーシアム（IIC）Industrial Internet Consortium」です。 「IIC」は、米国企業５社（ＡＴ＆Ｔ、シスコシステムズ、GE、ＩＢＭ、イン テル）によって、2014年３月27日に設立されました。オープンなメンバー シップにより運営される団体で、ｌｏＴ技術のうち、とくにインダストリア ルインターネットの産業実装と、デファクトスタンダードの推進を目的とし ています。 特徴としては全産業を対象に、ｌｏＴによる業務プロセスの変革を起こし、 新規ビジネスモデルの創出や革新的なサービスの提供、経済活動を活性化す ることを目標にしています、ドイツのインダストリ－4.0とは相互補完の関係 で、ドイツ企業「Bosch、Siemens、ＳＡＰ」などもIICのメンバーとして参 加しています。 19
- 21. 日本版 インダストリー4.0 IVI IVI (Industrial Value Chain Initiative)は、日本版インダストリー4.0の の位置付けで、機械学会生産システム部門の「つながる工場」分科会が母体 となり、2015年６月から活動を本格化した組織です。 インダストリー4.0の「ＲＡＭ１４」、IICの「IIRA」に続き、白本独自の プラットフォーム標準としてＩＶＲＡを発表しました。特徴としてはガチガ チな共通化ではなくリフレァレンスモデルを参考に適宜変更を許容する「緩 やかな標準」という、きわめて日本的な発想を取り入れた点があげられます。 海外のモノづくりプロジェクトは、日本のモノづくりに当てはめた場合、必 ずしも日本の製造業にとってはメリットにならない場合がある。日本には、 日本の強みを生かせる日本独自のモデルが必要であり、この差が製造力の強 みとして活かせる。 21
- 22. 【IVI (Industrial Value Chain Initiative)サイト】 ものづくりとITが融合したあたらしい社会をデザインし、あるべき方向に向 かわせるための活動において、それぞれの企業のそれぞれの現場が、それぞ れの立場で、等しくイニシアティブをとるためのフォーラムです。 IVIサイトでは日本の中小企業の為のセミナー、10万円 IoT キットの紹介等 をしています。 関連サイト：IVI サイト IVI紹介 youtube動画： 22
- 23. 【IVI 10万円 IoT キット紹介】 中小製造業のIoT化がたった10万円の資金と、多少の外部からの支援人材、 あとは現場の知恵とあくなき努力と経営者の理解があればできる、という メッセージを具体化するものとして、ＩＶＩが提案する実験用デモ版のソ リューションです。 関連リンク先：IVI 10万円 IoT キット （シングルボードコンピュータ ラズベリー パイ Raspberry Piを使用） ・進捗管理の例（ICカードリーダー） 生産現場のどこでどの作業を行っているのか、納期に間に合うのかなど、個 別の進捗を現場に行かずに見える化します。 23
- 24. ３章 工場のIoT 仕組み、構造 24 センサーで情報を検知して、無線LAN等で送信し、クラウドにデーター を記録、分析し 各端末で分析結果を共有し、見える化し改善を行う。
- 27. 各種のセンサー 27 光電センサー 画像センサー 加速度センサー 気圧センサー 物体の有無や表面状態の 変化などを検出 カメラでとらえた映像を 画像処理することでデー タを出力 加速度（単位時間当たり の速度）を測定するセン サ 大気の圧力を検知するセ ンサ 距離センサー 地磁気センサー 温度、湿度センサー CO2濃度センサー
- 29. ２．PLC制御システム 工場の制御機器の大半にＰＬＣ（Programmable Logic Controller-プログ ラマブルロジックコントローラ)が使用されている。 センサーの状態やエラーの有無、状態が変化したときの時刻や回数など、 さまざまな情報が入手できる。このＰＬＣには、外部から情報を読み書き する手段が用意され、 API制御 (Application Programming Interface)や ライブラリーと呼ばれるプログラムを使うことでパソコンから情報を読み出 すことができる。 近年は、メーカーごとの違いを吸収してどの機器にもつながり、グラウ ト上のネットワークへ接続するような仕組みも出てきた。今まで設備の中に だけ格納されてきた情報が、外部からリアルタイムに取り出せることで、い ろいろな用途に応用できることが期待される。 PCLの情報 ＰＬＣにつながっているセンサや電磁弁、サーボモーターの状態把握、各設 備のエラー回数、リトライ回数、測定値、ＮＧの回数や内容など、設備制御 で検知したすべてのデータを取得できる。 これは、製造品質の維持や設備稼働状況の把握に向けて大変有効な手段であ る。 29
- 30. 30 PLC制御活用による検知事例： 検知したいこと 方法 製造品質をリアルタイムに知りたい 各設備のエラー回数、リトライ回数、測定値、NG回数・内容を読み出す (PLC内部データ読み出し) 設備状況モニタリング (予防保全をリアルタイムに行いたい) 各設備の動作回数、エラー回数、リトライ回数、測定値、ＮＧ回数・内容、 モーター負荷、サーボモーター位置、電流、電圧などを読み出す(PLC内部 データ読み出し) 設備につながったセンサ情報 各センサの状態(オン・オフ、アナログ値)、電磁弁の状態、サーボモー ター位置、ロボットアーム位置・角度(PLC内部データ読み出し)
- 32. 32 種類 概要 特徴 写真 無線LAN パソコンのネットワーク接続用 に古くから存在し､機器も充実 距離は50m程度まで。 劣化による故障を前提に構築 Bluetooth 周辺機器からパソコンへの接続 用に古くから存在し、機器も 充実 距離は10m程度まで。 パソコンなどの親機がある前提で 構築 3G, 4G, ５ G、Wimax など(携帯電 話) 携帯電話回線を通じ、外部の ネットワークへ直接接続できる 電波が届く範囲(広域)。携帯電話 契約と接続費が必要 ＲＦＩＤ、 FeliCaなど 送り手に電源を必要としない通 信方法、電子タグのように個体 認識に使用可能 5cm～１m程度。 データ容量が 限定。 読み書き機器の近くで使用 Wi-SUN, ＳＩＧＦＯ Ｘなど 920MHz付近の電波を使った通 信方式。 省電力で長距離に届く。 Wi-SUNはWireless Smart Utility Networkの略称。 距離は500m程度まで。パソコン など親機がある前提で構築。 新規格のため今後の動向に注目、 スマートメーターの通信手段とし て採用、家庭の電気使用の見える 化が可能に。 無線通信の種類：
- 36. ４章． 中小企業のIoT 導入のポイント 36 第4次産業革命と称され、国を挙げて企業への導入支援が進んでいるIoT（Internet of Things）ですが、中小企業では導入率が極端に低く、商工組合中央金庫がおこな った中小企業へのアンケートでは、IoT導入をおこなった割合は1.9%にとどまりまし た。（2017年7月調査：全国の中小企業4320社対象） なぜ中小企業のIoT化が進まないのか？その課題と対策を上げます。
- 44. 【対策 フリーアプリ】 IoTスマホアプリ作成ツール conect+ Liteは、IoTのスマホアプリをカンタンに作成するエントリーツール。 IoTデバイスやセンサーのデータをグラフィカルなUIで表示したり、操作が可 能なIoTアプリを自由に作成。無料*でお使い頂けます。 又、家電IoTアプリを活用する方法もあります。 Home Link Switch Bot 44 無料のツールを活用！
- 45. ５章 中小企業のIoT 導入 進め方 45 中小企業のIoTを単なる投資で終わらせることなく、確実に成果を得て成功 するには次の「変革の８段階プロセス」を用います。 「変革の８段階プロセス」は、1995年にハーバード・ビジネススクールの ジョン・Ｐ・コッター教授が発表したものである。 第１段階 緊急課題であるという認識の徹底 第２段階 強力なIoT推進チームの結成 第３段階 ５分で話せるIoTビジョンの策定 第４段階 徹底したIoTビジョンの伝達 第５段階 メンバーが行動しやすい環境を整える 第６段階 短期的成果を上げるための計画策定・実行 第７段階 改善成果の定着とさらなる変革の実現 第８段階 新しいアプローチを根づかせる コッターの「変革の８段階プロセス」
- 51. 第４段階 徹底したビジョンの伝達 ５分で人を魅了するビジョンがあっても、社員に伝わらなければ変革は成功 しません、変革を成功させるためには幹部たちが「歩く広告塔」になること が必要です。 幹部が室にこもって、社員を呼びつけるのではなく、幹部が自らが社員と会 話できるように、日頃から職場を歩き回ることです。 「MBWA」(Management By Walking Around：マネジメント・バイ・ ウォーキング・アラウンド）)を通じて「上司と部下のお互いの人間観察」が できるようにしておくことが大切です。 MBWAとは、「マネジャーが現場に足を運び、部下とコミュニューケーショ ンを取るマネジメントです」 51
- 57. 【１．モノ造りのテレワークとは？】 2020 年の 新型 コロナ ウイルス により、世界及び 日本の企業はいや応なく テレワークに取り組まざるを得ない状況に追い込まれている。 そんな中、工場の現場での加工、組立作業等のオペレションをテレワーク （リモートワーク）に移行するには遠隔で操作可能なロボットを導入してか ら始めなければならない為、困難と思われています。 しかし、工場こそ、テレワーク＝IoTに適しています。 何故なら工場の作業時間でオペレション作業時間は業種によりますが約10～ 20％と低く、不随作業時間（検査、段取リ替え、準備、後始末作業）および ムダな作業時間（運搬のムダ、造りすぎのムダ、不良をつくるムダ、手待ち のムダ、動作のムダ、加工のムダ、在庫のムダ）が圧倒的に多いからです。 57 テレワーク＝IoTはトヨタ流で言えば移動のムダを無くすことです。 会社内、工場内の移動を無くすこともテレワークです。
- 59. 59
- 67. 67 ④工程進捗の見える化 工程進捗の管理として作業指示書にバーコードを印刷して、各工程の着手する タイミングと終了するタイミングにバーコードリーダーで読み込ませる、とい う方法を導入しているところも多い。 しかし、電波を用いてデータを読み込むことができるRFIDを利用することで 、作業者が意識せずに自動的に作業工程の着手完了の情報を集めることができ る、 ＲＦＩＤと作業指示書を利用して、作業指示書が次工程にまわることで 工程進捗が自動的にとれる。中小企業でも利用できるようにRFIDカードと近 接アンテナを利用して安価な仕掛けで実現できる。 ”＊ＲＦＩＤ（ radio frequency identifier）：電波を用いてRFタグ（内臓メ モリー）のデータを非接触で読み書きするシステムです。バーコードでの運用 では、レーザなどでタグを1枚1枚スキャンするのに対し電波でタグを複数一 気にスキャンすることが可能“ RFID紹介動画
- 75. チョコ停の見える化 Iot設備管理事例 75 設備のチョコ停（小停止）の状況を自動集計し、サーバーに記録、分析し 異常を早期に検知し、素早いアクションが可能。 地方工場、海外工場のチョコ停の見える化
- 87. 87 動画： 旭酒造 獺祭の造り方 IOT導入事例 旭酒造 会長の桜井氏は言う。 「杜氏は経験と勘といわれるが、経験はデータの蓄積であり、勘は経験と現 場の現象の中で思考が飛躍していくことだ。これら2つを徹底的にデータ化し 、それを見ながら社員が酒造りを行うという形をとった」と酒造りのデータ 化に取り組んだ。これにより、酒造りが安定した」。
- 89. 作成：２０２０年１１月２６日 89 参考文献： 中小企業が始める！ 生産現場のIoT 日刊工業新聞社 ７つのムダ排除～IoTを上手に使ってカイゼン指南 日刊工業新聞社 スマート工場の仕組み 日本実業出版社 IoTセンサーの仕組みと活用 翔泳社 クレイン テクノ