スマートファクトリーとは？工場をスマート化する際の課題と進め方

公開日：2025-07-22

AIやIoTなどデジタル技術の目覚ましい発展により、スマートファクトリー（スマート工場）への関心が製造業界全体で高まっています。

本記事では、スマートファクトリーの基本概念を解説しながら、スマート化の過程で発生する具体的な課題や、自社工場をスマートファクトリー化する際の進め方について詳しく解説していきます。

１．スマートファクトリーとは？
２．スマートファクトリー化する7つの目的
３．スマートファクトリー化における課題と解決策
４．スマート化を進める上で重要なポイント5つ
５．スマートファクトリーに最適な通信基盤とは？
６．まとめ

スマートファクトリーとは？

スマートファクトリー（スマート工場）とは、AIやIoT、産業用ロボットなどの最新デジタル技術を統合活用し、製造効率の向上を実現する次世代型工場のことです。

従来の製造現場との決定的な違いは、「データ」を活用する点にあります。
単純にロボットやIoTを導入するだけではなく、これらを駆使してリアルタイムでデータを収集・分析することで、従来では実現困難だった効率的な製造プロセスを構築できる点が最大の特徴です。

世界各国で進むスマートファクトリー化

このスマートファクトリーという概念は、2011年にドイツ政府が発表したインダストリー4.0の中核概念として位置づけられたことで世界中から注目され始めました。
この発表を皮切りに、各国で工場のスマート化に向けた動きが活発化しています。

中国では「電子情報製造業のデジタルトランスフォーメーション（DX）に向けた実施プラン」が策定される(※)など、各国の製造業において競争力の強化が進んでいる状況です。

※参考：JETRO（日本貿易振興機構）「電子情報製造業のDX化加速へ、実施プラン発表(中国)」より参照　2025年6月13日閲覧

スマートファクトリー化する7つの目的

製造業界では、主に以下7つの明確な目的を持ってスマートファクトリー化を推進するケースが大多数を占めています。
これらの目的は相互に密接な関連性を持っており、総合的に取り組むことでより大きな効果を発揮します。

１．競争力の強化

生産性の大幅向上やデータ活用による経営効率の向上によって、自社の市場競争力を根本的に向上させることがスマートファクトリーの第一の目的です。
自社工場のスマート化は、激化する国際競争において勝ち残るための必要な土台となります。

２．人材不足対策

製造業では深刻な人手不足が課題となっており、工場のスマート化による省人化への対応が急務となっています。

2025年度ものづくり白書によると、2004年時点では製造業従事者数は約1,150万人でしたが、2024年時点では1,046万人まで減少しています。
直近20年間で製造業の労働人口が約100万人減少している現実を踏まえると、早急な対策が求められています。

こうした人材不足への対策として、協働ロボットや搬送ロボットの戦略的導入が有効です。
ロボット導入により、限られた人員での効率的な生産体制構築が可能になります。

参考：「2025年度ものづくり白書」第2章就業動向と人材確保・育成　2025年6月13日閲覧

３．コスト削減

持続的な利益創出のためには、戦略的なコスト削減が極めて重要です。
センサーをはじめとしたIoT機器を用いてデータを活用すれば、材料使用量やリソース配分の最適化ができるようになります。

また、センサーやAI、IoTを統合活用すれば、設備の予知保全もリアルタイムで実現可能です。
複数の機器や設備の稼働状況を一元監視することで、管理工数を大幅に削減できます。

さらに、データドリブンなアプローチにより在庫の最適化も可能となり、余剰在庫や欠品による機会損失を効果的に削減できます。

４．生産性向上

AI・IoTによる高度な自動化とリアルタイムデータ分析により、生産効率を向上させることが可能です。リアルタイムで生産状況を把握することで、計画調整を最適なタイミングで実行できます。
また、業務フローの見直しやIoTによる作業標準化により、従来に比べて大幅な生産性向上を実現できます。それに加え、人的作業の自動化により業務の省人化が実現できるため、人員の稼働時間短縮も期待できます。

５．品質向上

IoTシステムの導入によりヒューマンエラーを根本的に防止し、製品品質の向上を実現できます。
人の目では検出困難な微細な不良品も、高精度なシステムにより確実に発見することが可能になります。

６．データ活用によるイノベーション創出

蓄積された膨大な生産データを戦略的に活用し、新たなビジネスモデルや付加価値の高いサービスを創出することも重要な目的の1つです。データ分析結果を活用した製品改良や新製品開発も実現可能になります。

７．技術承継・技術指導の効率化

熟練技能者が持つ貴重なノウハウをデジタル化し、技術継承プロセスを効率化することも可能です。

例えば、スマートグラスを活用して遠隔で熟練技能者による技術指導を実施できます。
その際に技術指導時の映像をデータ化することで、他の生産拠点への知識共有や、技能の体系化も実現できます。

これらの目的に沿った目標を、各企業の経営課題や業界特性に応じて優先順位を適切に決定しながら、段階的に実現していくことが重要となります。

スマートファクトリー化における課題と解決策

スマートファクトリー化を確実に成功させるためには、技術的・組織的な様々な課題を体系的に解決する必要があります。
ここでは、多くの企業が直面する代表的な課題と実践的な解決策をご紹介します。

デジタル人材不足

＜課題＞
スマートファクトリー化には、IoT、AI、データ分析などの先端デジタル技術を深く理解し、実際に活用できるデジタル人材の確保が不可欠です。
しかし、そのデジタル人材の不足が多くの企業で課題となっています。
既存の製造業従事者がデジタルスキルを習得するには相当な時間とコストが必要であり、即戦力となる外部人材の確保も転職市場競争の激化により難しい状況が続いています。

＜解決策＞
社内教育プログラムの体系化や社員の継続的なスキルアップ支援制度を整備することで、既存社員のデジタル人材化を計画的に促進することができます。
また、信頼できる外部コンサルタントやシステムインテグレーターにDX支援を委託するのも効果的なアプローチの一つです。
外部の専門知識を活用しながら、同時に社内人材の育成も並行して進めることで、中長期的にデジタル人材の強化を図れます。

ネットワーク遅延と通信品質の確保

＜課題＞
クラウドベースのデータ処理では、インターネット経由の通信が遅延することにより、製造機器のリアルタイム制御に深刻な支障をきたす場合があります。
特にIoT機器の大量導入による工場内ネットワーク負荷の急激な増大により、重要な制御設備で予期せぬ遅延が発生するリスクも高まることが懸念されています。

＜解決策＞
リアルタイムな通信ができる安定したネットワーク基盤の構築が重要です。
MEC（Multi-access Edge Computing）やローカル5Gなど、リアルタイム通信を実現するネットワーク基盤の活用がおすすめです。
それに加え、大量のデータを安定して処理できるネットワークも重要となります。

【参考記事】工場の最適なネットワークとは？

セキュリティリスクと防御対策

<課題>
スマートファクトリー化に伴い、工場のネットワークがインターネットと繋がることで、サイバー攻撃の標的となるリスクが急激に増大しています。

警察庁が発表した「令和4年におけるサイバー空間をめぐる脅威の情勢等について」によると、ランサムウェア等の攻撃件数が右肩上がりで増加している深刻な状況です。
さらに、攻撃を受けた企業のうち約32.6%が製造業であることから、工場では極めて高度なセキュリティ対策が求められています。

出典：警察庁「令和4年におけるサイバー空間をめぐる脅威の情勢等について」
（2025年6月18日閲覧）をもとに当社で作成

＜解決策＞
インターネットを経由しない閉域通信を導入することで、セキュリティリスクを大幅に低減できます。
インターネットを経由するサイバー攻撃のリスクを根本から遮断できるため、閉域通信を用いることで高セキュアな通信ネットワークを構築することが可能となります。
また、アクセス制御を徹底し、必要な通信のみアクセスを許可することもハッキングのリスクを減少させる対策の1つです。

例えば、docomo MECが提供するMECダイレクトでは、IoT機器にSIMを挿入するだけで閉域通信環境を簡単に構築可能です。
登録したSIMのみが閉域環境にアクセスできるため、アクセス管理も簡単に行うことも可能です。

【詳細はこちら】MECダイレクト

導入コスト

＜課題＞
スマートファクトリー化の初期投資が数千万円規模になることが多く、初期投資の意思決定が困難になることも珍しくありません。
また、導入効果を実感するまで1～2年を要することもあります。

＜解決策＞
小規模な部分導入から開始し、投資効果を段階的に確認しながらスマート化を推進することが最も現実的なアプローチです。
効果を生み出すためのPDCAを積み重ねることで、どれくらい投資回収できるか効果を具体的に見える化することができます。

スマート化を進める上で重要なポイント5つ

工場をスマート化するためには多くの課題が存在するため、スマート化の目的と具体的な道筋を明確に設計することが極めて重要です。

NEDOが策定した「スマートマニュファクチャリング構築ガイドライン」を参考にしながら、スマートファクトリー化を成功に導く際に重要な5つのポイントをまとめました。

１．全体最適化を目指す

スマートファクトリー化の取り組みにおいて最も重要なのは、「ものづくりプロセス全体の最適化」を目指すことです。

部分的な効率化やデジタル化に留まることなく、製造プロセス全体を俯瞰した上で戦略的にスマートファクトリー化を推進することが成功の鍵となります。

２．KGIに沿った形で何を実現すべきか決定する

経営課題を起点とした戦略的アプローチでスマートファクトリー化の方向性を決定していくことが不可欠です。
まずはスマートファクトリー化への取り組みが企業の経営目標達成指標（KGI）にどの程度貢献したかを定量的に明確化していくことが重要となります。

「スマートマニュファクチャリング構築ガイドライン」に掲載されている変革課題マップを効果的に活用し、具体的課題の抽出と整理を行った上で戦略的方向性を決定していくとよいでしょう。

３．自社の状況に合わせたスマート化を行う

スマートファクトリー化において「正解」は画一的に存在するものではありません。企業・事業規模、業界特性、サプライチェーン上のポジション、経営方針など、各社が置かれた固有の環境によって最適解は大きく異なります。

自社の置かれた環境やKGIに沿いながら、自社特有の課題に適合した形で工場のスマート化を段階的に進めることが成功への近道です。

４．必要なソリューションを具体化して選択する

あくまでデジタル技術やツールはスマートファクトリー化を実現するための手段であり、その目的と目標を明確に定義した上で、最適なソリューションを選択することが極めて重要です。

「このツールで何ができるか」という技術起点の発想ではなく、「何を実現したいのか」という目的起点でソリューションを選択することが成功の要です。

５．ネットワーク基盤を最適化する

スマートファクトリーの実現には、IoTやAIといった先端技術の活用が必要不可欠です。
これらの技術が真価を発揮するためには、大容量のデータを安定して伝送でき、リアルタイムに近い速度で通信できる高性能なネットワーク基盤が極めて重要になります。

加えて、機密性の高い製造データや重要なインフラ設備をサイバー攻撃から確実に守る高セキュアな通信環境も必須要件です。

これらのポイントを踏まえながら主体的に自社の変革を進めていくことが重要です。
スマート化の戦略的方向性を定める際は、経済産業省とNEDOが策定した「スマートマニュファクチャリング構築ガイドライン」を参考に、自社の環境に適合した形で推進していくことを強く推奨します。

参考資料：NEDO「スマートマニュファクチャリング構築ガイドライン」（2025年6月13日閲覧）

スマートファクトリーに最適な通信基盤とは？

前述の通り、スマートファクトリーの実現には、大量のデータを遅延なく安全に伝送できる通信ネットワークを構築することが重要となります。

また、ITとOT(※)の連携を進めるなかでOTがインターネットに接続された場合はセキュリティリスクも高まります。
その際は高セキュアな通信環境の構築も極めて重要になります。
このような製造現場特有の厳しい要件（リアルタイム通信、高セキュリティ）を満たす通信環境の選択肢の1つがMECです。

※OT（Operational Technology）ネットワークとは、工場にある機械や設備を制御・監視するための通信ネットワーク。ITネットワークとは分けられた閉じた通信環境になっていることが多い。

MECとは

MECとは「Multi-access Edge Computing（マルチアクセス・エッジ・コンピューティング）」の略称で、「エッジコンピューティング」の一種です。

端末に近い場所にサーバーを設置することで、リアルタイムな通信を実現する5G時代の新しい技術です。

データ処理をエッジで実行するため、MECではリアルタイム制御が要求される用途でも十分な通信速度を実現できます。
また、多数のデバイスが同時接続し、大量のデータ通信が発生しても安定した通信環境を維持可能です。

【参考記事】MECとは？基礎知識から活用シーンまで解説

リアルタイム通信・高セキュリティな通信基盤 docomo MEC

docomo MECは、ドコモネットワーク内に配置したMECサーバーと、サーバーへのダイレクトなアクセスを可能にする回線サービス（MECダイレクト）を提供するIaaS基盤です。

docomo MECではドコモネットワーク内で通信を完結させ、インターネットに出ないことにより、インターネットの混雑やクラウドでの他通信影響を受けず、またドコモネットワーク内の最寄りサーバへの接続で伝送区間の距離最適化・最短化できることで、リアルタイムな通信を実現できます。
それに加え、インターネットに出ない閉域通信のため、サイバー攻撃のリスクも大幅に低減可能です。

また、5Gによる広帯域通信でパケットが無線区間で詰まりづらいため、大容量のデータ通信も安心して実行できます。
各種センサーやIoT機器など、工場内に設置された大量の機器からの膨大なデータを確実に取得することが可能になります。

さらにMECダイレクトでは、IoT機材にSIMを挿入するだけで閉域通信が即座に実現可能です。
大規模な固定光回線工事は一切不要で、閉域通信ネットワークの構築ができます。

【詳細はこちら】MECダイレクト

docomo MEC を用いたネットワークの例

通信基盤の構築・設計サポートも充実

docomo MEC ComputeEでは、ネットワーク構築・設計の有償サポートを実施しています。
自社内に専門技術を持つ人的リソースが限られている場合でも、MEC基盤の構築が可能です。

さらに、回線とクラウドの提供会社が統一されているため、ワンストップでのお申し込みや保守サポートを受けることができます。

スマートファクトリー化における通信基盤の検討中の方は、ぜひ一度お問い合わせください。

通信環境に関するご相談はこちら

まとめ

スマートファクトリーは、企業の競争力強化と持続的な成長を実現するために必要な取り組みです。

「なぜスマート化するのか」という根本的な目的を具体化させた上で、段階的に取り組みを進めることが重要です。
段階的に導入を進めていきながら効果を積み上げていくことが、スマートファクトリー化の成功に繋がります。

また、docomo MECのような5Gを活用した通信基盤など、スマートファクトリーには不可欠なリアルタイム通信や高セキュリティといった要件を満たすネットワークを導入することも重要です。

工場のスマート化において通信基盤をご検討される際は、ぜひdocomo MECを選択肢に加えてご検討いただければ幸いです。

リアルタイム通信×高セキュリティ

docomo MEC

docomo MECは、ドコモネットワーク内に配置したMECサーバーと、サーバーへのダイレクトなアクセスを可能にする回線サービス（MECダイレクト）を提供するサービスです。
インターネットに出ない通信により高セキュリティかつスムーズな環境を実現します。

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