設備のIoT化とは？IoTの基本と設備分野における事例を紹介

設備のIoT化が、製造業やビル管理分野を中心に広がっています。

IoT化により設備の稼働状況をリアルタイムで把握し、遠隔から制御やデータ分析を行うようにすれば、保全の効率化やエネルギー消費量の削減、トラブルの予防などにつながります。

一方、「IoTとは何か」「どのような仕組みで動いているのか」「導入時に何を検討すべきか」といった疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。

この記事では、設備IoTの基本構造から活用例、導入時のポイントなどについて、体系的に解説します。

設備のIoTとは、工場やビルなどの建物に設置された各種設備をインターネットと接続し通信することで、設備からデータを収集したり制御を可能にしたりする取り組みを指します。

従来は人が現場に赴いて行っていた確認作業や操作を、ネットワークを通じて遠隔から実行できるようになるのが大きな特徴です。

ここでは、IoTの基本的な概念と仕組みについて確認していきましょう。

IoT（アイオーティー：Internet of Things）は「モノのインターネット」を意味し、モノとインターネットが相互に情報をやり取りする仕組みを指します。近年は、家庭用の家電から工場やビルの設備に至るまで、幅広い分野でIoTの活用が進んでいます。

例えば、外出先からスマートフォンで照明の消し忘れを確認し、遠隔で消灯するというのはIoT技術が活用された身近な例でしょう。従来なら照明を消しに戻るか、放置するしかありませんでしたが、照明に通信機能を持たせたことで、「電気が付いている」という情報の伝達と「電気を消す」という指示を返す、相互のやり取りが可能になりました。

このように、IoTはモノに通信機能を付与し、離れた場所から状態の把握や操作を実現する技術です。

IoTは、以下のような複数の要素で構成されています。

IoTにおいて、まず欠かせない要素が「モノ」です。

一例として、生産設備をIoT化した場合のシステムの流れを見ていきましょう。

生産設備に温度センサーを取り付けてデータを収集することにします。しかし、生産設備はスマートフォンのように通信機能を持たないため、ゲートウェイ・ルーターを介してネットワークに接続し、温度のデータを送信する構成にしました。送信された温度データは、クラウド・サーバーで処理や蓄積が行われます。

また、検出された温度データに応じてアクチュエータへ制御信号を送信し、温度の制御を実行する仕組みです。アプリケーションは、収集したデータの可視化や分析に活用されます。

設備をIoT化するメリットは、導入するIoT技術によって異なりますが、代表的なものとしては以下が挙げられます。

設備のIoT化は、空調管理や製造、農業、水害対策など、多岐にわたる分野で活用が進んでいます。

ここでは、それぞれの分野における具体的な活用事例を紹介しながら、IoTがどのように現場の課題解決に貢献しているかを見ていきましょう。

従来、空調設備の運転や状態を管理するには、その場に人がいてリモコンのスイッチを押すといった対応が必要でした。そのため、多拠点や複数ある空調設備を人の足で一つずつ巡回して管理しなければならず、時間や手間がかかるという課題がありました。

IoTを活用すれば、遠隔からでも空調設備の運転状況を確認したり、運転操作を行ったり、あらかじめ設定した条件に基づく自動制御や異常発生時の通知を受けたりすることが可能です。

例えば、パナソニックの業務用空調向けIoTサービス「HVAC CLOUD」は、空調機の室内機と室外機に内蔵されたセンサーから収集した情報が、インターネット経由でクラウドサーバーに送信されると、システムまたはユーザーによる指示のもと、サーバー側で運転制御を行う仕組みです。

これにより、ネットワークを通じて複数・多拠点の物件の空調設備を一括管理できるようになります。

具体的には、任意のPCから店舗A、店舗B、店舗Cといった多拠点の空調のオンオフを行ったり、特定の時間帯に自動的に空調機を停止させるよう設定したりすることが可能です。
異常発生時には、どの物件のどの場所に設置された空調設備でどのような異常が起きているかをリアルタイムで管理者に通知することもできます。

さらに、IoTとAIの組み合わせにより、各物件の特徴（施設情報、気象情報、リモコン操作履歴など）を学習し、店舗ごとの条件や温熱環境の変化に応じて温度を自動で制御する機能も備わっています。

このように、「HVAC CLOUD」は現場の管理工数を大幅に削減し、AIによる最適化で快適性と省エネを両立するソリューションです。

IoTを活用した空調管理の導入をお考えの方は、ぜひパナソニックにご相談ください。

製造分野では、IoTを活用したさまざまな取り組みが見られます。

例えば、設備に振動センサーを設置し、正常時とは異なる挙動を検知できるようにすることで、異常の兆候を早期に把握できるようになります。これにより、放置したことによる突発的な故障や生産中断といったリスクを事前に防ぐことが可能です。

また、原料の投入が必要な工程では、交換のタイミングが近づいたときに警報ランプと合わせてスマートフォンに通知する仕組みも構築できます。原料切れに気づくのが遅れて生産性に影響が出る事態を防げるだけでなく、現場へ目視確認に向かう手間を削減でき、離れた事務所からでも状況を確認できるでしょう。

さらに、設備同士を連携させて次工程を自動で開始したり、在庫状況に応じて自動発注を行ったりすることもできます。

製造や洗浄の工程で発生する汚染水は、排出時には法律や自治体の条例で水質基準が定められており、再利用の場合にも製品品質へ影響するため、常に適切な管理が求められます。
製造内容などによって変動する水質に応じて、水質検査や薬品の注入量を人の手で調整するケースも少なくありません。

しかし、水処理装置が生産現場から離れた場所にある場合、そのたびに足を運ぶ必要があり、時間や手間がかかる点が課題となっていました。

IoTを活用すると、センサーによって水質を常時監視し、測定結果に応じて薬品を自動投入する仕組みを構築できます。さらに、収集したデータをPCなどの端末から確認できれば、現場へ足を運んで調整や点検を行う手間も省け、迅速かつ適正な排水処理が実現するでしょう。

農業分野では、天候や季節による環境変化に加え、作物ごとに異なる発育状況を考慮しながら管理を行う必要があり、温度や湿度、水分量などをこまめに確認・調整しなければなりません。こうした管理は経験や勘に頼る場面も多く、ノウハウの継承が難しいという側面もあります。

そこで近年では、IoTやAI、ロボット技術を活用した「スマート農業」が進められています。

例えば、ハウス内に設置したセンサーによって温度・湿度・二酸化炭素濃度を常時監視し、そのデータに基づいて換気設備を自動制御したり、土壌の水分率をセンサーで計測し、必要なタイミングで自動的にかん水を行ったりすることが可能です。

さらに、収集したデータを蓄積・分析することで最適な管理条件を可視化でき、次世代の農業人材の育成にも活用できるでしょう。

日本は、地理的条件や都市化の進行による自然遊水池の減少により、水害が発生しやすい環境にあります。加えて、近年は地球温暖化に伴う気候変動の影響で、短時間に局地的な大雨が降るケースも増加しており、今後も水害リスクのさらなる高まりが懸念されています。こうした状況下では、早期に異常を把握し、迅速に対応できる体制づくりが欠かせません。

そこで有効なのが、IoTを活用した水害対策です。例えば、河川や用水路にカメラや水位センサーを設置することで、水位の変化をリアルタイムに把握でき、一定の基準を超えた場合には管理者へ通知することが可能です。

また、工場や倉庫などの建物においても、浸水リスクの高い低地部分にセンサーを設置し、規定の水位に達した際に警報や通知を行うことで、被害を未然に防ぐ対応が取れるでしょう。

広大な敷地内を人が巡回して確認したり、増水した危険な場所へ直接足を運んだりする必要がなくなるため、安全を確保しながら迅速かつ的確な初動対応を実現できます。

設備のIoT化を成功させるためには、技術的な側面だけでなく、運用面や組織面での配慮も欠かせません。導入後に「思ったような効果が得られなかった」という事態を避けるために、以下の注意点やポイントを押さえておきましょう。

設備のIoT化というと、IoTに対応した設備への更新が必要だと思われるかもしれませんが、既存設備を活かしてIoT化を行う「レトロフィット」という考え方もあります。

レトロフィットとは、既存設備にセンサーや通信機器を後付けし、データの取得や遠隔監視を可能にする手法です。設備本体をそのまま活用できるため、初期投資を抑えやすく、現場の運用を大きく変更せずに導入できる点がメリットです。結果として、教育コストや導入初期の混乱も軽減しやすくなります。

空調分野でレトロフィットを検討する際におすすめなのが「Panasonic HVAC CLOUD」です。既設の空調機にアダプターとルーターを後付けするだけで導入できるため、大規模な配線工事や設備の更新は不要です。

設置工事は短時間で、WLANアダプター1台あたり約15分、LTEルーターはわずか10分程度で作業が完了します。

また、後付けながらAIによる高度な省エネ制御を実現できるのも大きな魅力です。複数拠点の空調機を遠隔で管理でき、収集したデータをもとにAIが学習して最適な機器設定を反映するため、快適性を維持したまま省エネを実現します。

実際に、空調の消費電力量を平均約20%削減（※）した例もあります。既存設備を活かした空調管理のIoT導入については、パナソニックへお気軽にご相談ください。

※2022年6月～9月に関東地方の物販店舗（約1,000㎡）の2施設で検証。実際の省エネ効果は、使用環境等の条件により異なります。

従来使われてきた設備は、外部ネットワークと切り離した環境で稼働させるケースが多く、結果として高いセキュリティを維持してきました。

一方、IoTはインターネットへの接続が前提のため、外部からの侵入や妨害のリスクが生じます。情報処理推進機構の調査によれば、近年のサイバー攻撃の対象としてIoT機器が多く挙げられており、その危険性は無視できません。

実際、これまでにはIoT機器を悪用したセキュリティインシデントが多数報告されています。

※出典：IoT機器のセキュリティリスクを理解する｜情報処理推進機構

さらに、IoT化が進むことで、取引先を含むサプライチェーン全体がネットワークで接続される点にも注意が必要です。自社の対策が十分であっても、関係先のIoT機器を経由して攻撃を受ける可能性は否定できません。

設備のIoT化を進める際には、通信の暗号化や認証設定、運用ルールの整備など包括的なセキュリティ対策が必要です。

設備をIoT化する際は、センサーや機器そのものだけでなく、それらをつなぐ通信基盤にも目を向ける必要があります。

設置するデバイス数が増えるほど、ネットワークへの負荷は増大します。通信が混雑するとデータの遅延が起こり、リアルタイム性が求められる監視や制御に支障をきたすおそれがあるため、通信環境の事前確認と整備が欠かせません。

設備にIoTを導入することにより、これまでの業務フローは少なからず変化します。

そのため、「仕事のやり方が大きく変わるのではないか」「自分の経験や役割が不要になるのではないか」といった不安を現場担当者が抱くケースも少なくありません。

こうした懸念を解消しないままIoT化を進めてしまうと、従業員のモチベーション低下や形だけのシステムになってしまう可能性があります。

導入目的やメリットを共有し、現場の意見も取り入れながら段階的に進めることで、理解と協力を得やすくなるでしょう。

設備のIoT化を検討する際には、何のために行うのか、どのような課題を解決したいのかを、事前に明確にすることが重要です。

設備のIoT化は、手段であって目的ではありません。IoTによって設備に関するデータを蓄積することはできますが、そのデータをどのように分析し現場に結びつけるかは人に委ねられます。

現場の課題を整理したうえでIoTを活用することで、はじめて投資効果の高い取り組みにつながるでしょう。

設備のIoT化は、製造・農業・空調管理など多岐にわたる現場で、業務効率化や省エネ、予知保全の実現につながる取り組みです。単にデータを収集するだけでなく、AIによる分析や遠隔制御を組み合わせることで、属人化の解消やコスト削減といった実利を生み出せます。

導入を検討する際には、自社の課題を明確にし、何のためにIoT化を進めるのかを明確にすることが重要です。既存設備を活かすレトロフィットや、セキュリティ対策も考慮することで、投資対効果の最大化につながりやすいでしょう。

パナソニックでは、空調管理を効率的に運用するIoTサービス「Panasonic HVAC CLOUD」を提供しています。既設の空調機にアダプターを後付けするだけで導入でき、AIによる自動制御で快適性を維持しながらコスト削減を実現するソリューションです。

セキュリティ面でも、SSL通信によるデータの暗号化やネットワーク環境の個別構成に加え、過去3年分のデータバックアップ、OSやソフトウェアの定期的な脆弱性チェック・最新化といった対策が施されており、安心してご利用いただけます。

設備のIoT化をご検討の方は、ぜひお気軽にお問い合わせください。