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学ぶ!スマート工場実践シリーズ①

ホワイトペーパー

第1回 入門編 スマート工場化の成功に不可欠!? システムに求めるべき要素とは?

どこからデジタル化を始めますか?

スマート工場化を進めたい方、取り組みを加速したい方に向け、スマート工場の取り組みを前進させるための情報を体系化してまとめました!

「学ぶ!スマート工場実践シリーズ」と題しまして入門編から、具体的な導入事例、テクノロジー視点での考察を5回シリーズでご案内しています。


第1回目はスマート工場化の成功に必須となる「システムに求めるべき要素」について分かりやすくご紹介します!

1資料あたり5分-10分で読んでいただける内容になっておりますのでこの機会にぜひご一読ください。

2回目以降は下記のURLからご覧ください
<スマート工場実践シリーズ> 
https://www.macnica.net/foghorn/feature.html/

このカタログについて

ドキュメント名 学ぶ!スマート工場実践シリーズ①
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
ファイルサイズ 2.9Mb
登録カテゴリ
取り扱い企業 株式会社マクニカ (この企業の取り扱いカタログ一覧)

このカタログの内容

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学ぶ!スマート工場実践シリーズ❶ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第1回 入門編 スマート工場化の成功に不可欠!?システムに求めるべき要素とは? 1
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スマート工場化における課題 近年、スマート工場化に取り組みを本格化している企業が増加しています。しかし、スマート工場化におけるシステムを選定した後に、 拡張性や柔軟性など課題が障害となり、取り組みが行き詰ってしまう事態が多く見受けられます。 本書では3つの課題において、そのそれぞれが重要となる背景をお話した上で、ありがちなスマート工場の実態と理想的なシステムにつ いてお話しいたします。 課題1 インフラ基盤の拡張性が低く、スマート工場化の横展開が難しい 課題2 システム構成の柔軟性が低く、スマート工場化のステップ に沿った段階的な構成変更が難しい 課題3 投資対効果が出しづらい Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 2
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①インフラ基盤の拡張性:重要となる背景 スマート工場における横展開は複雑で、データソース・データ活用(目的・技術)・対象範囲などの観点があります。最初はパイロット 工程で課題を絞っての取り組みから始めることがほとんどです。しかし、最初の取り組みだけを考えたシステムを導入した場合、先に進めら れなくなってしまう可能性があります。スマート工場で大きな効果を出すためには、こういった複雑な展開に対応できる拡張性を持った システムを選ぶ必要があります。 パイロット工程 での取り組み Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 3
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①インフラ基盤の拡張性:ありがちなスマート工場の実態 パイロット工程における最初の取り組みを意識し、1工程の1つの目的のみを解決するソリューションの導入を検討しているケースがよく 見受けられます。そういったソリューションは導入障壁は低いのですが、システム自体が目的ごとになってしまい、次の課題を解決しようと進 めるうちにデータが点在して統合的に管理および活用ができなくなる(スマート工場とは言えない)のが実態です。 例えば、皆さまの工場にある工程の「ある場所でないと見れないようなデータ」が実際に存在するのではないでしょうか。 製造条件の最適化 工場のKPI管理 工場のKPI管理 工場のKPI管理 製造業のKGI管理 品質保証 品質保証 品質保証 (トレサビ) (トレサビ) (トレサビ) 製造の自動化 設備異常検出 設備異常検出 可動率 可動率 (予知保全) (予知保全) 目的ごと 製造工程ごと 入荷 加工 組立 検査 出荷 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 4
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①インフラ基盤の拡張性:理想的なIoTインフラ基盤 工場内のデータを最大限活用してスマート工場化を実現するためには、専用のインフラ基盤の構築し、その上にそれぞれのテーマごとのア プリケーションを実装する必要があります。これにより製造に関するデータを一元管理して、必要なデータを必要なテーマにて汎用的に活用 することができます。前ページのように目的毎にシステムを一から作る必要はありません。新たなテーマに取り組む際には、アプリの追加を行う ことで、その機能を工程横断的に実現できます。また、新たなライン・工程をインフラ基盤に接続することでスマート工場の対象範囲を広げる ことが容易となります。 設備異常検出 品質保証 製造条件の 製造業の 可動率 工場のKPI管理 (予知保全) (トレサビ) 最適化 KGI管理 新たなテーマへの取り組み 新しくアプリを追加し、 スマート工場向けIoTインフラ基盤 効果を横断的に適用可能 データを統合管理 必要なデータを必要なテーマで汎用的に活用 対象範囲の拡張 新たなライン工程を インフラ基盤に接続して拡張可能 入荷 加工 組立 検査 出荷 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 5
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②システム構成の柔軟性:重要となる背景 スマート工場はパイロット工程、1工場全体、複数工場など段階的に展開されることがほとんどです。この場合関係する部署や立場も多様 化し、異なる立場・異なる環境でのデータ活用が求められていきます。そのためそういった多様化するニーズを実現するシステム構成を 段階的に実現する必要があります。 Step1:実証実験 Step2:システム適用 Step3:全面展開 まずパイロット工程の ライン側だけでなく 現場・事務棟・本社で 現場のライン側で 工場の事務棟でも 役割に応じた 試してみよう データ活用したい データ活用したい パイロット工程 1工場全体 複数工場 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 6
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②システム構成の柔軟性:ありがちなスマート工場の実態 ありがちなスマート工場として、目的ごと・製造工程ごとに取り組みが始まりがちです。 またその場合、パイロット工程において特定の目的に対応するシステムを導入してしまう傾向にあります。 Step1:実証実験 まずパイロット工程の 現場のライン側で試してみよう 工場 事務棟 可動率 可動率 トレサビ トレサビ 加工 組立 検査 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 7
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②システム構成の柔軟性:ありがちなスマート工場の実態 パイロット工程での実証実験においては問題にならないステムも、その後1工場全体に展開を行う際、それぞれのシステムの仕様の 制限によりデータの統合活用が難しく、システムが複雑化してしまうのが実態です。 Step2:システム適用 ライン側だけでなく 工場の事務棟でもデータ活用したい 工場 事務棟 工場のKPI管理 可動率 トレサビ 予知保全 可動率 トレサビ 予知保全 可動率 トレサビ 予知保全 製造条件の最適化 製造業のKGI管理 加工 組立 検査 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 8
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②システム構成の柔軟性:理想的なIoTインフラ基盤 スマート工場では最初から大規模なシステム投資をするのではなく、段階的にステップを踏んでシステム展開を行うことがほとんどです。その場 合、最適なシステム構成は工場の環境やデータ利用シーン(人・場所)ごとに異なります。 目的別(稼働率、トレサビなど)ではなく、主要機能別(データ収集、前処理、利活用)に分けたIoTインフラ基盤を導入することでシステム構成 の柔軟性が高く、それぞれのStepに応じたシステム変更・最適化が可能です。 Step1:実証実験 Step2:システム適用 Step3:全面展開 第3層 本社/DC 本社/DC 本社/DC 利活用 クラウド クラウド or クラウド 第3層 利活用 (全社) 事務棟 工場 事務棟 第2層 工場 事務棟 第2層 工場第2層 前処理 第3層 前処理 前処理 第3層 第3層 利活用 利活用 利活用 (工場別) 第1層 第1層 第1層 第1層 第1層 収集 収集 収集 収集 収集 パイロット工程の実証 1工場内での適用段階 複数工場への展開段階 ポイント ・工場側で完結、早期に実証実験が可能 ・工場側で必要なデータ処理を行い必要なデータ ・複数工場のデータを一元的に管理・活用す ・必要なHWをすべてライン側に導入する想定 保管を工場側から事務棟に移動させて実施でき る段階での想定 ・実証段階のため、システム冗長性を考慮しない るため、データ活用を工場側のみならず、事務棟か ・システム冗長性、データ完全性などシステムと ら様々や役割の人が利用できるようになる しての可用性を十分に考慮する必要がある ・1工場内の複数工程に対して適用を想定 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 9
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③投資対効果:重要となる背景 スマート工場の実現において最も重要なことは、製品競争力を維持するために投資対効果を追求し、製造コストをいたずらに上昇させな いことです。そのためにはさまざまなテーマを取り組み効果を最大化すること、投資を最適化することが必要になります。 投資 効果 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 10
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③投資対効果:ありがちなスマート工場の実態 一般的にスマート工場化においては初期インフラ費用が発生し、目的ごと・工程ごとの課題特化システムが乱立したり、拡張・修正のたび エンジニアリング作業を外部への依頼したりすることが多く、その後も拡張に応じてコストが急増しがちであり、それにより横展開が難しくなって います。 コスト 一般的なシステム コスト増加の要因 ①目的ごと・工程ごとの 課題特化システムが乱立 ②拡張・修正エンジニアリング 初期インフラ 外部への依頼 1000万円~ -ソフトウェア -ハードウェア 対象範囲 -作業費用 パイロット工程 他ライン 他工場 海外工場 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 11
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③投資対効果:理想的なIoTインフラ基盤 スマート工場化において投資対効果を出すためには、「標準化」「統合化」「内製化」により拡張に応じて、コスト低減要素のあるシステム を導入することが重要です。こういったシステムはコスト優位性あり、横展開する中で投資対効果の最大化が可能です。 コスト低減の要因 コスト ①標準化 一般的なシステム ・システム構成 ・活用ソリューション ②統合化 ・インフラ基盤に他工程、他ライン を接続し、統合 ③内製化 IoTインフラ基盤 ・修正時エンジニアリング作業 ・拡張時エンジニアリング作業 初期インフラ 1000万円~ -ソフトウェア -ハードウェア 対象範囲 -作業費用 パイロット工程 他ライン 他工場 海外工場 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 12
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-修正/拡張時のエンジニアリング作業の内製化 マクニカネットワークスではデータ取得・データ前処理において適切なツールを活用することをお勧めしております。 ノンプログラミングでGUIから、簡単かつ柔軟にデータ処理ロジックの変更・構築が可能なツールを用いることで現場の方でも容易に メンテンアンスができるようにすることも投資対効果を出す上で重要です。 PLCからの入力値 実測値に変換処理 実測値から統計処理を行う 統計処理を一つの出力に統合 ・平均値(xx_out_avg) ・標準偏差(xx_out_std) ・中央値(xx_out_median) Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 13
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-スマート工場化における投資対効果イメージ スマート工場化において、初期インフラ導入時にある程度のシステム費用が発生するのは避けられません。そして効果としては、すでに現 場の個別最適が進んでいるため単独工程で導入しても、多くの効果が得られないのが実情です。そのため、横展開する中で工程を超えた 範囲(ラインや工場)を見据えいかに安価に導入するかが重要となります。 コスト 効果 一般的なシステム IoTインフラ基盤 全体最適 初期インフラ 工程を超えた統合システム 1000万円~ -ソフトウェア -ハードウェア 対象範囲 -作業費用 パイロット工程 他ライン 他工場 海外工場 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 14
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スマート工場化におけるインフラに求めるべき要素とは? 冒頭にあげた3つの課題 課題1:インフラ基盤の拡張性が低く、スマート工場化の横展開が難しい、課題2:システム構成の柔軟性が低 く、スマート工場化のステップに沿った段階的な構成変更が難しい、課題3:投資対効果が出しづらい 裏を返せば、これらの課題を解決するポイントをおさえたインフラ基盤の構築がスマート工場の推進において必要不可欠となります。 要素1 スマート工場化の横展開可能なインフラ基盤の拡張性 要素2 段階的構成変更が可能なシステム構成の柔軟性 要素3 統合化・標準化・内製化によるコスト優位性 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 15
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スマート工場向けIoTインフラ基盤 拡張性・柔軟性・投資効果の3つの要素を満たしつつ、パイロット工程で特定の課題の着手から始めて、その先にむけた複雑な展開に対応 可能なIoTインフラ基盤とは、「1データの収集」「2前処理」「3利活用」の3つの層に分けたシステム構成の考え方が効果的です。 第2回以降のシリーズでその詳細をお伝えします。 Copyright © 2004-2020 Macnica Networks Corp. All Rights Reserved. 16
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お問い合わせ:マクニカネットワークス株式会社 スマート工場担当