IoTの業種別活用事例｜コスト削減、生産性向上、品質管理の実現

IoTの基本

IoT（Internet of Things）は、様々な産業や日常生活に活用されています。IoTは、物理的なデバイスや機器がインターネットに接続され、データの収集、交換、処理を行う技術を指します。以下でIoTの基本的な仕組みと要素について解説します。

IoTの基本的な仕組みと要素

IoTは下記の要素が組み合わさって構築され、モノのインターネットを実現します。

●デバイス
IoTシステムに接続される各種の機器やセンサーです。例えば、温度センサーやカメラなどが該当します。

●ネットワーク
デバイス同士やデバイスとクラウドサービスとの通信を可能にするネットワークです。Wi-Fi、Bluetooth、セルラーネットワーク、LPWA（Low Power Wide Area）などが利用されます。

●データ処理と分析
デバイスから収集されたデータは、クラウドやエッジコンピューティング上で処理され、分析されます。これによって、データの価値が高まります。

●アプリケーション
IoTデータを活用して様々な機能を提供するアプリケーションやサービスです。例えば、リモートモニタリング、自動制御、予測分析などが挙げられます。

IoT全般について詳しく知りたい方は以下の記事をご覧ください。

IoTが様々な業種に活用される理由

IoTはセンサーやデバイスから収集したデータを活用することで、従来は難しかった新しい価値提供を可能にします。このIoTの特性が、様々な業種で活用される理由となっています。

モニタリングとリアルタイムデータ収集

IoTでは、物理的なモノにセンサーを取り付けることで、その状態をリアルタイムで把握できます。製品の動作状況、環境データ、位置情報など、これまで収集が困難だったデータを常時モニタリングできるようになりました。このリアルタイムデータは、事前の対策が難しかった問題の早期発見や、適切なタイミングでの対応を可能にします。

予防保全と異常検知

IoTで収集したビッグデータを機械学習などのAI技術で分析することで、製品や設備の異常を高い精度で予測できます。この予知保全により、故障による損失を最小限に抑えられるだけでなく、定期的な点検・交換コストも削減できます。また、異常の兆候をいち早く検知して対処することで、重大な事故を未然に防ぐこともできます。

遠隔制御と自動化

IoTデバイスは通信機能を持っているため、遠隔地からでも監視・制御が可能です。機器の遠隔操作によって、移動コストや人的リソースを大幅に削減できます。また、IoTデータに基づいて自動化を進めることで、ヒューマンエラーを防ぎ、作業の効率化やコスト削減を図ることができます。

業種別IoTの活用事例と効果

産業におけるIoT技術は様々な場面で活用されています。IoTの導入によって、これまでは把握が難しかった情報を収集・活用することが可能になり、業務の効率化や新たな価値の創出につながっています。
ここでは、IoTの活用事例を業種別に紹介します。さまざまな産業分野におけるIoTの役割について、具体的な事例を交えながら解説します。

食品製造業におけるIoTの活用

【遠隔監視】
菓子製造業では、原材料や消耗品の種類が多岐にわたり、適切な在庫管理が求められます。しかし、製造現場や倉庫に足を運んで在庫を確認するのは非効率的です。そこで、IoTを活用した在庫管理システムを導入することで、遠隔地からリアルタイムに在庫状況を監視できるようになりました。
センサーで計測した重量データをクラウド上で管理し、リアルタイムに在庫状況を把握できます。また、在庫量が一定の数値まで減ったら、メール通知が届く通知機能もあります。
IoTを活用した遠隔監視システムを導入することで、原材料や消耗品の在庫管理を最適化することができます。現場に足を運ぶことなく、リアルタイムな在庫データを元に意思決定を行えるようになり、業務効率の改善とコスト削減に繋がります。

【温度管理】
水産物製造業では製品の品質維持のために、厳密な温度管理が求められます。冷凍庫・冷蔵庫や加工場の温度データの収集を、IoTセンサーを活用して自動化するシステムを導入しています。
従来、水産物を保管する冷凍庫・冷蔵庫や加工場の温度管理は人が巡回して確認をし、また、測定したデータの記録は、紙による手作業で行われていました。
導入後は各測定箇所から温度データを自動で収集できるようになり、温度確認のための巡回作業が不要になり、業務負担が大幅に軽減されています。また、1時間ごとにデータを自動で測定、記録、可視化するため、温度の異常によって品質が落ちるリスクへの対応力も高まりました。

【データの見える化】
食品メーカーの工場では、IoTを活用したスマート工場化の取り組みが進められています。製品の品質に大きく影響する原材料の状態を、温度や圧力、振動などのセンサーデータからリアルタイムに収集・分析しています。これにより、熟練技術者の勘と経験に頼っていた工程管理を、データに基づく品質管理へと移行させることが可能になりました。
また、設備の予知保全にも取り組んでいます。故障のリスクが高い箇所に高精度の振動センサーを取り付け、設備の異常を検知できるようにしました。従来は突発的に発生し、ラインの停止を招いていた設備トラブルを未然に防ぐことで、ライン全体の安定稼働と高い生産性が実現されています。

製造業におけるIoTの活用

【リアルタイムモニタリング】
金型メーカーでは、工場内に多数の工作機械や装置、ロボットが配置され、それらがネットワークでつながることで、リアルタイムな生産管理を実現しています。
工場内の全ての設備と加工製品にはIDが付与され、IoTネットワークで一元管理されています。これにより、各設備の稼働状況や工程の進捗、負荷の状況などがリアルタイムで可視化され、製品の生産履歴も追跡可能になります。集中監視室だけでなく、スマートフォンやタブレット端末でも生産の状況をいつでもどこでも確認できる体制を整えています。
こうしたIoTを活用したリアルタイムモニタリングにより、24時間365日ノンストップの工場稼働を、最小限の人員で実現することができます。設備の異常も早期に検知でき、突発的なトラブルによるラインの停止を未然に防ぐこともできます。

【予知保全】
自動車製造業では、製造ライン上のロボットや機械などの設備にIoTセンサーを取り付け、稼働状況や振動、温度などのデータをリアルタイムでモニタリングしています。これにより、機械の異常や故障の予兆を検知し、故障が発生する前にメンテナンスを行うことが可能となっています。
例えば、ベアリングの異常振動や温度上昇などが検知された場合、その部品の交換をスケジュールし、計画的かつ効率的なメンテナンスを実施することができます。

【稼働状況の見える化】
金属製造業の工場では、IoTシステムを導入して「機械稼働状況の見える化」を実現しました。センサーでの検知が難しい機械もあり、工場内の機械にカメラを設置し、撮影した画像から機械の稼働・非稼働を判別できるシステムを導入しました。これにより、センサーでは検知が難しかった設備も含めて、工場内の全ての機械の稼働状況をリアルタイムで把握できます。
収集した稼働データはグラフ化され、視覚的に稼働状況や稼働率の確認が可能です。また、「稼働状況の見える化」によって、ボトルネック工程の稼働負荷が明確になり、適切な改善施策を打つことで機械稼働率が向上しました。

物流業におけるIoTの活用

【デジタルピッキング】
物流倉庫におけるデジタルピッキングでは、作業員にスマートグラスや音声認識ピッキングシステムなどのウェアラブル端末を装着してもらい、リアルタイムにピッキング指示を送信します。端末のディスプレイには、ピッキングすべき商品の保管場所や個数などの情報が表示されるので、熟練度の低い作業員でもミスなく正確にピッキングを行うことができます。

また、ピッキング完了時にはバーコードをスキャンすることで作業実績がシステムに自動登録されるため、リアルタイムに進捗管理ができ、出荷の締め切り時間に間に合わない、といったトラブルを未然に防ぐことができます。

【在庫管理】
物流会社では業務効率化とミス削減のためにハンディターミナルを導入しました。ハンディターミナル導入後は、入出庫時に商品のバーコードをスキャンすることで、リアルタイムに在庫情報がシステムに反映されます。また、棚卸時もハンディターミナルで商品コードを読み取るだけで正確に在庫数を把握できるようになり、作業時間が大幅に短縮されました。
さらに、ハンディターミナルからシステムに送信されたデータを活用し、適正在庫量の維持や発注タイミングの最適化にも役立ちます。欠品リスクを下げつつ、過剰在庫の削減も可能です。

【温度管理】
医療や食品業界では一定の温度を維持する低温物流が必要とされる場合があります。そのような低温物流では、庫内にセンサーを設置して、輸送中や保管中の商品の品質を維持しながら庫内の温度をモニタリングすることが可能です。
温度センサーで取得した情報を、スマートフォンやブラウザからリアルタイムで監視できます。設定した温度を超える異常を検知した場合には、アラーム音を発したりメールを送付したりして速やかに対応できるようになっています。

農業におけるIoTの活用

【ハウス内環境の可視化】
地方自治体と農業協同組合のプロジェクトで、ビニールハウス内の環境を可視化しています。具体的には、ハウス内に設置したセンサーで温湿度、土壌水分量、日射量などの栽培データを収集し、クラウド上に蓄積します。この栽培データを農協が保有するデータと照らし合わせることで、優良農家の栽培手法を見える化し、営農指導に役立てています。
これまで勘と経験に頼りがちだった農業経営からの脱却を目指し、データに基づく科学的な農業が可能になります。更に、ハウス内に設置したネットワークカメラで遠隔地からハウスの状況を監視できるようになり、収穫時期の盗難や害獣被害の抑止にも役立てることができます。

【ドローンの活用】
農業法人では、作業の効率化を目的にドローンとデータ分析ソフトを導入し、農薬散布や肥料散布の際にドローンを活用します。方法としてはドローンを飛ばして圃場の状況を撮影し、そのデータを解析ソフトに取り込み、雑草が生えている箇所を特定します。
除草が特に必要な場所を中心に飛行ルートを設定し、ドローンを自動飛行させて農薬を散布することで、必要最小限の薬剤使用で効率的に作業を行うことができます。
少人数で短時間のうちに広範囲の農薬散布が可能となり、重い資材運搬の必要もなくなりました。また、必要な個所にだけ散布することでコスト削減にもつながっています。

【データの見える化】
農業経営分析支援ソフトを導入し、自社データと外部データを組み合わせた分析を行っています。ダッシュボード機能で経営状況を可視化し、社員一人ひとりが日々の業務と経営への影響を理解できるよう情報を開示します。その結果、社員のモチベーション向上や改善提案に繋がります。
また、農作業の「勘と経験」のデータ化にも取り組んでいます。ベテラン社員の知見をデータとして蓄積・共有し、経験の浅い社員の育成に繋げています。加えて、作業時間などのデータ化で、社員のシフト管理を容易にし、働きやすい環境づくりにも役立てることが可能です。

【遠隔操作による水田管理】
水田の水位を測るセンサーと、水口の開閉を制御する装置によるIoTを活用した遠隔水管理システムがあります。
水位センサーは超音波で水位を測定し、約10分おきにクラウドにデータを送信します。スマートフォンのアプリで、どこからでも水位を確認できます。一方、水口に取り付けた制御装置により、アプリから遠隔で水の入水・止水が可能になります。
導入により、遠方にある水田まで足を運ばずに水管理が可能になります。

建設業におけるIoTの活用

【位置管理システム】
建設現場では、作業員や建設機械の位置を正確に把握することが安全管理や工程管理において重要です。そこで、GPSや屋内測位技術を用いて、作業員や機械の位置をリアルタイムで追跡・管理するシステムが導入されています。
作業員には小型の発信機を携帯してもらい、その位置情報を無線通信で管理センターに送信します。一方、建設機械にはGPSを搭載し、稼働位置や稼働状況をモニタリングします。これにより、現場の状況がリアルタイムで可視化され、適切な人員配置や機械の効率的な運用が可能になります。

【健康管理システム】
建設現場では熱中症対策にIoTが活用されています。作業員の手首に装着する「バイタルセンシングバンド」により、温湿度やパルス数をリアルタイムで計測します。そのデータをクラウドで解析することで、個々の作業員の熱ストレスや身体負荷を推定します。
事前に設定した通知条件に該当した場合、現場管理者のスマートフォンにアラートが届く仕組みになっています。これにより、作業員一人ひとりの体調を遠隔で見守ることが可能になります。

【機械の自動制御】
トンネル工事の現場では、工事照明の点灯・消灯は手動で、換気ファンの制御は手動操作やアナログ信号に頼っていました。しかしIoTを活用し、トンネル内に設置されたセンサー機器類から入坑者や工事車両の検知、作業環境の有害ガス濃度、電気機器の稼働状況などの情報を収集します。それらのデータをIoTの仕組みを用いて分析し、最適な状態に工事照明と換気ファンの自動制御が可能になりました。
収集された情報はインターネットを介して、坑内だけでなく事務所や本支店のパソコンやタブレットでも可視化されます。安全確保のための警報通知機能も備えています。

インフラにおけるIoTの活用

【水位を監視】

下水道の管きょ情報のリアルタイムの「見える化」を可能にするマンホールがあります。デバイスに内蔵されたセンサーにより、管きょの水位や硫化水素ガス濃度などをリアルタイムに計測します。計測データが収集され、インターネットを介してパソコンやタブレット、スマートフォンにより、いつでもどこでも最新の情報を確認できます。
導入により、局地的な大雨などによる管きょの異常水位をいち早く検知し、浸水被害の最小化や緊急時の対応に役立てることができます。

【路面状況のリアルタイム監視】
IoTを活用して24時間365日、道路の路面状況をリアルタイムに監視し、道路の安全性向上と効率的な維持管理を可能にしています。路面センサーは、路面上空から赤外光を照射し、その反射率と路面温度を測定することで、路面の状態を「積雪」「凍結」「シャーベット」「湿潤」「乾燥」の5つに分類します。
収集された路面情報は、インターネットを介して道路管理者に提供されます。これにより、管理者は積雪や凍結の状況をリアルタイムに把握し、効果的な雪氷対策や交通規制の判断に役立てることができます。また、路面状況に応じて融雪装置や凍結防止装置の制御を自動化することで、水や電力の無駄を省き、コスト削減にも貢献します。

【スマートメーター】
電力会社は、2020年度までに約2,840万台のスマートメーターを設置し、電力使用データを自動で収集できるようになりました。スマートメーターには、主に電流センサーと電圧センサーが使用されています。これらのセンサーから得られた電流値と電圧値を元に、スマートメーター内の計量部で電力使用量が計算され、30分ごとに電力会社へ送信されます。
消費者側では電力使用量の見える化により省エネに繋がり、電力会社側では検針コストの削減、電力需要予測の精度向上などのメリットがあります。

医療におけるIoTの活用

【遠隔手術】
遠隔手術は、IoT技術を活用して外科医が物理的に患者のそばにいなくても手術を行うことができる医療技術です。
遠隔手術は3Dモニターを見ながら、遠隔操作で装置を動かし、その手の動きがコンピュータを通してロボットに忠実に伝わり、手術器具が連動して手術を行います。また、センサーを利用して、患者のバイタルサイン（心拍数、血圧、酸素飽和度など）をリアルタイムでモニタリングし、手術中の状況を把握します。
遠隔操作で手術を行うため、術着なしでの手術が可能となり、術者の肉体的・精神的負担も軽減されます。

【患者位置情報】
患者一人ひとりに位置を識別できる送信機を持ってもらい、院内の各所に設置された受信機が各患者の位置情報を受信します。その情報をモニターに表示し、患者の位置情報をリアルタイムで把握することができます。
患者が立ち入り禁止エリアに近づいた際にはアラート通知があるなど、病院内での患者の安全管理を強化することができます。

小売業におけるIoTの活用

【POSシステムのIoT化】
業務効率化とサービス向上のために、POSシステムのIoT化が進んでいます。IoT化することでクラウドと呼ばれるインターネット上のデータの保管場所を利用することができるため、サーバの設置が不要になりました。またレジの代わりにタブレット端末を利用することができるようになり、初期費用を大幅に削減することが可能です。IoT化されたPOSシステムは、販売データをリアルタイムで収集・分析できます。在庫管理の最適化、需要予測の精度向上、マーケティング戦略の改善などが可能になります。

【電子棚ディスプレイ】
小売業界では、IoT技術を活用した電子棚ディスプレイが導入されています。電子棚ディスプレイは、店舗内の中央管理システムと無線で通信します。店舗の中央管理システムは、商品情報や価格の変更データを一括して管理します。受信したデータに基づき、電子棚のディスプレイが更新されます。
導入により、人手による価格変更作業が不要になり、作業時間と人件費を大幅に削減できます。また、紙を使用しないため環境への負担が軽減されます。

【導線分析】
小売業界では、IoT技術を活用した導線分析が注目を集めています。店舗内における顧客の動きや行動パターンを分析することで、店舗レイアウトの最適化やマーケティング戦略の改善に繋げることが可能になります。
導線分析を行うために、店舗内にセンサーやカメラを設置し、顧客の動きをリアルタイムで追跡します。収集されたデータにより、店内の混雑状況をリアルタイムで可視化し、レジ等のスタッフ配置の最適化に繋がり、また顧客の動線を可視化することで、店舗レイアウトの改善策を検討できるようになります。

商業施設におけるIoTの活用

【人流解析】
商業施設内に設置されたカメラにより来店客の動線や滞留状況をリアルタイムに分析します。顔認識技術により、来店客の年齢や性別などの属性を推定するほか、来店客の動きを可視化し、店舗内の人の流れや滞留している人数や時間を計測できます。
IoTと画像解析による人流解析は、商業施設におけるマーケティングや店舗運営の高度化に大きく貢献すると期待されています。

【混雑状況の可視化】
商業施設における混雑状況の可視化するサービスがあります。トイレや飲食店のリアルタイムな混雑状況を自動で検知し、利用者のスマートフォンに情報を配信します。このシステムはセンサーやカメラなどのハードウェアと、データの高度な処理技術を組み合わせることで、高い精度での混雑状況の検知を実現しています。
混雑状況の可視化は、利用者の利便性向上や施設内の回遊性を高めるだけでなく、感染症対策としても重要な役割を果たします。

【スマートごみ箱】
商業施設における「スマートごみ箱」の実証実験が行われています。ごみ箱の上部内側にセンサーを設置し、ごみとセンサーの距離から投棄状況を検知して容量を遠隔監視するシステムです。
従来はごみの投棄量に関わらず全てのごみ箱を定期巡回しする必要がありました。しかし「スマートごみ箱」を使用することで、一定量を超えたごみ箱のみを巡回対象とすることが可能となり、回収業務の効率化につながることが期待されています。

まとめ

本記事ではIoTが様々な業種で活用されている実例を紹介してきました。食品製造業、製造業、物流、農業、建設業、インフラ系、医療、小売業、商業施設といった様々な分野でIoTの活用が進んでいます。それぞれの事例は、IoT技術がいかにして業務の効率化、コスト削減、品質向上に貢献しているかを示しています。
IoTの普及に伴い、リアルタイムデータの収集と分析、予防保全、遠隔制御、自動化といった機能が日常的に利用されるようになり、業務プロセスの最適化が進んでいます。特に、AIや5G技術との連携が進むことで、IoTの可能性はさらに広がるでしょう。
今後はセキュリティやプライバシーの課題に対処することで、IoTの持つ可能性を最大限に引き出し、より豊かな社会を築いていくことが期待されます。