経済産業省
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第1部 ものづくり基盤技術の現状と課題
第1章 我が国ものづくり産業が直面する課題と展望
第3節 製造業の企業変革力を強化するデジタルトランスフォーメーション(DX)の推進

1.日本の製造業のデジタルトランスフォーメーションにおける課題

(1)製造業におけるデジタル技術のインパクト

ドイツの“インダストリー4.0”、フランスの“未来の産業(Industrie du Futur)”、中国の“中国製造2025”など、世界の主要各国が、第四次産業革命への対応を進めている中、日本もまた、目指すべき社会の姿として“Society 5.0”を掲げ、さらに2017年3月、我が国の産業が目指すべき姿として“Connected Industries(コネクテッドインダストリーズ)”というコンセプトを提唱し、世界に向けて発信した。

“Connected Industries”とは、データを介して、機械、技術、人など様々なものがつながることで、新たな付加価値創出と社会課題の解決を目指す産業の在り方である。このコンセプトを具体化する上でカギとなるのは、IoTやAIを始めとする最新のデジタル技術である。

このようなデジタル技術は、より具体的には、次のようにして製造業に大きな変革(デジタルトランスフォーメーション)をもたらす。

そもそも製造工程には、大まかに言って、研究開発-製品設計-工程設計―生産などの連鎖である「エンジニアリングチェーン」と、受発注-生産管理-生産-流通・販売-アフターサービスなどの連鎖である「サプライチェーン」がある。製品や生産技術に関するデータは、この2つのチェーンを通って流れ、結びつき、そして付加価値を生み出す。

図131-1 想定し得るソリューションの例とその位置づけ

資料:経済産業省作成

IoTを始めとする最新のデジタル技術は、双方のチェーンの各所において、データの利活用を進める優れたソリューションを提供し、製造業に画期的な革新をもたらす。

例えば、エンジニアリングチェーンにおいては、強化された計算能力やAIなどを研究開発等に活用する「R&D支援」、顧客の仕様データなどを分析することによる「企画支援」、モデルベース開発を始めとする「設計支援」などがある。

サプライチェーンにおいては、工場ごとの繁閑期の平準化などを可能とする「共同受注」、デジタル化により匠の技の継承を容易にする「技能継承」、サプライチェーン連携などによる「物流最適化」、顧客の使用データなどを分析することによる「販売予測」、設備・機器の「予知保全」「遠隔保守」などがある。

そして最も重要なことは、エンジニアリングチェーンとサプライチェーンをシームレスにつなぐことである。これにより、「生産最適化」さらには「マスカスタマイゼーション」が可能になるだけでなく、「サービタイゼーション」あるいは「ことづくり」といった新たなビジネスの設計もより容易になる。

このデジタル技術によるエンジニアリングチェーンとサプライチェーンの連携については、2.において更に検討する。

(2)国内製造業企業のデータ活用の遅れ

以上で述べたエンジニアリングチェーンとサプライチェーンの強化及び両者の連携にはデジタル技術が不可欠である。このような製造業における2つのチェーンにソリューションを提供するデジタル技術について、日本企業の導入状況を確認したい。

国内製造業に対して、生産プロセスに関する設備の稼働状況等のデータ収集を行っているかを尋ねたところ、データ収集を行っている企業の割合は、2018年12月調査時の58.0%よりも7%減少し、51.0%となった(2019年12月)(図131-2)。

図131-2 生産プロセスに関する設備の稼働状況等のデータ収集を行っているか

資料:三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

さらに、センサーやITを活用して個別工程、製造工程全般、人員のそれぞれの稼働状況の「見える化」によるプロセス改善等に取り組んでいるか(図131-3・4・5・6)、海外工場において国内工場と同じかそれ以上の生産プロセスにかかるデータ等の収集・活用を実施しているか(図131-7)について尋ねたところ、いずれについても、大きな進展は見られなかった。

図131-3 個別工程の機械の稼働状態について「見える化」を行っているか
図131-4 ライン・製造工程全般の機械の稼働状態について「見える化」を行っているか

資料:三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

図131-5 人員の稼働状態の「見える化」を行っているか
図131-6 データ化・見える化や検査工程の自動化・IT化に取り組んでいるか

資料:三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

図131-7 海外工場も生産プロセスにかかるデータ等の収集・活用といった取組を行っているか(「海外生産拠点あり」に限定)

資料:三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

特に、2019年版ものづくり白書においても課題として挙げた顧客目線でのビジネス展開に関しても、データ連携が進んでいないことが明らかとなった。複数部門間での情報・データ共有について、販売後の製品の動向や顧客の声を設計開発や生産改善に活用しているかどうかを確認したところ、「実施している」と回答した企業は前回調査時(2017年度)と比べて15.8%から8.4%へと大きく減少した(図131-8)。

図131-8 設計開発・生産・販売など、複数部門間での情報・データ共有について販売後の製品の動向や顧客の声を設計開発や生産改善に活用しているか

資料:三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

このようなことから、我が国製造業におけるデータ収集・活用の取組はここのところ足踏み感が見られ、新型コロナウイルス感染症の感染拡大を始めとする不確実性の高まりも相まって、今後の投資についても停滞することが懸念される。

(3)「2025年の崖」

製造業のデジタルトランスフォーメーションを阻害し、ダイナミック・ケイパビリティを低下させるリスクとして見落としてはならないものの一つに、基幹系システムの問題がある。

経済産業省「デジタルトランスフォーメーションに向けた研究会」の報告書「DXレポート~ITシステム「2025年の崖」の克服とDXの本格的な展開~」(平成30年9月7日)(図131-9・10)は、日本企業の約8割が、いわゆる「レガシーシステム」(複雑化・老朽化・ブラックボックス化した基幹系システム)を抱えていると警鐘を鳴らしている。

図131-9 業種によるレガシーシステムの残存状況
図131-10 レガシーシステムの存在がDXへの足かせになっていると感じるか

資料:一般社団法人日本情報システム・ユーザー協会「デジタル化の進展に対する意識調査」(平成29年)より経済産業省作成

世界規模でデジタルトランスフォーメーションが進む中、「レガシーシステム」が残存している企業では、爆発的に増加するデータを活用しきれず、デジタル競争の敗者となる恐れがある。また、ITシステムの運用・保守の担い手が不在になり、多くの「技術的負債」注1を抱えるとともに、業務基盤そのものの維持・継承が困難になる。サイバーセキュリティや事故・災害によるシステムトラブルやデータ滅失・流出等のリスクが高まることも予想される。すでに、我が国企業のIT関連予算の80%は現行ビジネスの維持・運営(ラン・ザ・ビジネス)に割り当てられており、さらにラン・ザ・ビジネス予算が90%以上を占める企業も40%を超えている。それは、裏を返せば、バリュー・アップのためのIT投資がIT予算の2割以下に過ぎないということを意味する。

注1 レガシーシステムの中には、短期的な観点でシステムを開発し、結果として、長期的に運用費や保守費が高騰している状態のものも多い。これは、本来不必要だった運用・保守費を支払い続けることを意味し、一種の負債ととらえることができる。このような負債は「技術的負債」(Technical Debt)と呼ばれている。

DXレポートは、「レガシーシステム」が残存した場合、2025年までに予想されるIT人材の引退やサポート終了等によるリスクの高まり等に伴う経済損失は、2025年以降、最大12兆円/年(現在の約3倍)に上る可能性があると指摘し、これを「2025年の崖」と呼んでいる。この「2025年の崖」の問題は、我が国の製造業においても存在しており、その解決は喫緊の課題である。

レガシーシステムは、製造業のダイナミック・ケイパビリティとも関係している。というのも、レガシーシステムは、大量のデータの利活用を困難にする、あるいはシステムの維持・運営費が技術的負債として重くのしかかるといった理由により、ダイナミック・ケイパビリティを制約するからである。

IT投資の目的に関する調査結果によれば、オーディナリー・ケイパビリティ重視の企業は、「旧来型の基幹システムの更新や維持メンテナンス」が75.0%を占めており、ダイナミック・ケイパビリティ重視の企業の47.1%に比べて、圧倒的に高い(図131-11注2)。ダイナミック・ケイパビリティを重視する企業ほど、技術的負債を圧縮し、バリュー・アップにより多くのIT予算を振り向けているものと考えられる。

注2 この調査結果における「平時の際の効率性や生産性重視」とは「平時の際の効率性や生産性重視」で「重視する」「やや重視する」と回答し、「不測の事態に対する柔軟性や俊敏性重視」は「あまり重視しない」「重視しない」と回答した企業である。一方、「不測の事態に対する柔軟性や俊敏性重視」とは「平時の際の効率性や生産性重視」で「あまり重視しない」「重視しない」と回答し、「不測の事態に対する柔軟性や俊敏性重視」で「重視する」「やや重視する」と回答した企業である。

図131-11  IT投資の目的(平時の際の効率性や生産性を重視する企業(青)と不測の事態に対する柔軟性や俊敏性を重視する企業(ピンク)との比較))

資料: 三菱UFJリサーチ&コンサルティング(株)「我が国ものづくり産業の課題と対応の方向性に関する調査」(2019年12月)

コラム:「バーチャル・ワンファクトリー」構想により工場間の融合・連携強化を実現・・・沖電気工業(株)

1881年に日本最初の通信機器メーカーとして創業した沖電気工業(株)(OKI)は、現在東京都港区に本社を置き、①情報通信、②メカトロシステム、③プリンター、④EMS(電子機器製造受託サービス)の分野を主軸にグローバルに事業を展開している。特にOKIグループの大黒柱である情報通信事業では、同社の強みを活かしてIoTを通じた付加価値の高い新規事業の創出を推進するとともに「IoTのOKI」を目指している。

2019年12月、同社の全生産部門を対象とする「生産・品質改革発表会」において、同社の本庄工場(埼玉県)と沼津工場(静岡県)が推進する「バーチャル・ワンファクトリー」の活動が、「改革大賞」を受賞した。「バーチャル・ワンファクトリー」とは、業務の共有を通して工場間の連携を強化し、2つの工場を仮想的に1つの工場に融合していく取組である。①部門間融合、②生産融合、③試作プロセス融合、④IT融合の4つの柱で融合・デジタル化を推進し、2工場の生産高合計規模を維持しつつ効率化を図った結果、コスト削減だけでなく工場間の人材や技術の交流が活発化するといった効果が得られたという。多品種少量生産のニーズや人手不足に対する負荷分散など、外部環境変化に対する柔軟な対応が可能になったことも、同取組の成果である。

以上のような成果が見られる一方で、デジタル化による投資対効果の算出の難しさや、デジタル技術の動向を把握し取組をリードする人材の採用や育成が進んでいないなどの課題も残る。生産部門を中心に、ロボットやAIなどをテーマに各拠点から人材を集め、研究開発部門とも連携して全社的なスキルの底上げを図るなどの工夫もしているが、調達を始めとしたサプライチェーンのつながりは今も人による情報収集・共有に頼っている。

同社のこの取組の背景には、市場ニーズの変化や得意先からの要求などを受け、従来のモノづくりに限界を感じたことがある。同社の工場はこれまで個々の事業に特化した生産活動を行っており、各事業の設計部門が出す仕様は工場ごとに最適化されていたため、工場によって部品や仕様、製造の考え方などが異なり、別事業の製品を作ることが難しいなどの課題があった。

「バーチャル・ワンファクトリー」は、事業に関係なく、その製品の特色に合致した最適な工場でモノづくりを行うことを目指す。現在同社はこの活動を本庄・沼津の2工場だけでなく、上流工程の設計プロセスを巻き込んだ全社活動に広げようとしている。これまで個別最適で運用されていた仕組みを全体最適に移行することによってマスカスタマイゼーションへ対応し、生産プロセス・設計プロセス、そしてその先の調達プロセスの標準化・ツ-ル統合を進め、目指す「バーチャル・ワンファクトリー」を実現しようとしている。

コラム:業務プロセスの可視化・分析を通じて最適なデジタル化ツールを自社構築・・・(株)今野製作所

東京の足立区に本社を構える(株)今野製作所(創業1961年)は、油圧機器事業、板金加工事業、エンジニアリングサービス事業、福祉機器事業を展開する従業員37人の中小企業である。重量機械設置用油圧ジャッキでは業界シェア約70%を誇り、多角的に事業を展開している。

2010年頃同社は、リーマンショックなどの煽りを受けた不景気への対策として、ビジネスモデルのオーダーメイド型・高付加価値化への移行を検討していた。その中で、社内の各組織において個別受注への対応力不足、負荷集中、納期遅れなどの問題が発生し、会社の危機への対応としてデジタル化への取組を開始した。デジタル化以前の同社は、特に設計面において現場頼みの運営であり、図面は全て紙媒体でやりとりをしていた他、多様な生産形態が混在し、業務プロセスが複雑化しているという課題があった。そこで同社は、製造業の業務分析に関する専門家に相談しながら、「プロセス参照モデル」注3を通じて現状の業務プロセス・社内連携体制を可視化したうえで、業務プロセスの最適化を行った。その一環として、現場頼みであった設計部分の改革に注力し、3DCADを始めとする設計ツールの積極的な導入、設計と調達・設計と製造現場をつなぐシステムの導入などを実施した。デジタル化に当たっては、個社で取り組むのではなく、中小企業の支援制度などを活用したり、他社と積極的な交流を行うことで自社に不足するリソースを補った。また、デジタル化に必要な人材の採用・育成を行い、自社の業務プロセスに最適なツールを構築した。デジタル化に際しこれらの工夫を行ったことが、根本的な改革を実現できた要因ではないかと同社の今野社長は語る。

注3 自社の業務プロセスや、エンジニアリングプロセスにおける社内連携体制について可視化したもの。(株)今野製作所は複雑化した業務プロセス全体をフロー図化することで、不足する人材や即座に改善すべき箇所を明確化し、具体的な取組につなげた。

デジタル化を進める事で、既存事業の位置づけを変えたり、従来着手できていなかったビジネスに取り組むなど、コスト削減だけではなく事業の高付加価値化へとつなげ売上増加を実現させた一方で、今後取り組むべき課題も明らかになった。例えば、顧客や下請け業者とのデータ連携や、デジタル化により蓄積した3DCADデータの個別受注生産の効率化への活用などである。このような課題に対して同社は、「チーム経営」を軸にプロセスを俯瞰してやるべきことを共有し、3DCADを中心に設計資産の再利用・流用設計などを進めたいと語る。また、工数見積力の強化や、BOM・BOPシステムの導入、生産技術者を中心とした人材への投資も、今後注力していきたい課題だという。

図 プロセス参照モデル

出所:(株)今野製作所より提供

コラム:デジタルの力を活かして成形機のメンテナンスから駐車場のビッグデータ解析までダイナミックな顧客起点ビジネスを展開・・・(株)英田エンジニアリング

(株)英田エンジニアリング(岡山県美作市)は1974年にフォーミングロールを生産する会社として創業し、冷間ロール成形機や造管機プラントなども主力事業とする研究開発型の産業機械メーカーである。自社ブランドにこだわり、「国際社会に通用するちょっと進んだモノづくり」を創業精神として事業を発展させてきた。また、もう1つ、同社が大切にしている創業者の精神に「急激な社会と経済の変化に対応できる個人と会社をつくり地域社会に貢献する」というものがある。個人(社員)が強くなることで会社も強くなり、ひいては災害時などの不測の事態も含めて地域社会に貢献できるとの考えから、同社は全社員への教育を極めて重視している。ものづくりに直接かかわることのみならず、“食と体と心の健康がすなわちよいものづくりができる社員の育成”と考え、福利厚生にも力を入れているほか、全社員125名を20グループほどに分けて、月1回は英田エンジニアリングフィロソフィーについて社長と学ぶ場があり、顧客とのコミュニケーション力を高める学びの場としている。

同社は経営目標を成形機の販売・納品実績ではなく、顧客が利益を稼げているか、顧客の作業現場が安全か、顧客が簡単に機械操作できているか、と顧客側に目標を定めている。そこで力を入れているのがIoTを活用した顧客の設備の故障箇所やシステム不具合を早期に発見・対応する「リモートメンテナンスシステム」である。故障・不具合への対応のみならず、納品後に装置に付随しているタッチパネル・ソフトへの変更要請にオンラインでタイムリーに対応することができる、工場長に瞬時にアラートを知らせることができる、消耗品の状態を把握して顧客へタイムリーに部品手配ができるインサイド・セールスなど、リモートメンテナンスシステムを様々な形で活用し、顧客利益の向上に役立てている。

このような産業機械のほか、同社はコインパーキングに使用されている車止め板(フラップ)などの駐車場設備を製造販売しており、今では生産台数は全国シェアの約4割を占めている。1994年からは無人駐車場管理システムの製造販売を開始しているが、当時、パーツをつくるだけでは顧客のニーズが分からないと考え、自ら1つの駐車場の運営に乗り出したことが本ビジネスのきっかけとなっている。実際に駐車場を運営してみると今まで見えてこなかった多くの気づきがあり、その1つが段差のない車止め板「ゼロフラップ」の開発である。従来のフラップは段差が大きく入出庫の妨げや事故の原因となっている上、駐車スペースを狭くしてしまうという問題があり、段差をなくすフラップを開発したのである。ゼロフラップの導入により段差のない安全でシンプルなレイアウトの駐車場設計が可能となり、コインパーキング設計システムである「P-ETA」システムは2018年にグッドデザイン賞を受賞し、また、「ゼロフラップ」は2019年に第8回ものづくり日本大賞中国経済産業局長賞を受賞している。

コインパーキングの運営方法においても同社は多くの気づきを得た。従来のコインパーキングはレシート切れ、釣り銭切れ、機器の故障、さらに精算機荒らしの犯罪対応など、トラブル時に現場へ駆けつける必要があった。また、現地で集金しなければ売上データや利用データが取得できず、料金変更といった対応にも時間が掛かっていた。そこでコインパーキングにIoTを導入するWebソフト「iPark’nコンシェル」を開発し、駐車場運営会社にとって「管理しやすい」、駐車場利用者も「使いやすい」という価値を提供している。

さらに、「iPark’nコンシェル」で蓄積したビッグデータとAIを活用することで、精度の高い売上シミュレーションができるシステムを岡山大学と共同で開発した。これまで営業マンの勘と経験に頼ってきた駐車場の立地選定は失敗することもあったが、データに基づく立地選定へと転換することで、駐車場を運営する顧客が確実に収益を得られるようになる。

営業マンから上がってくる情報は一部でしかなく、しかも悪い情報は届きにくい。したがって、自ら情報を取りに行かなければ顧客の収益につながるようなビジネスは実現できないとの想いから同社はリモートメンテナンス事業やパーキング事業に参入した。そして、そこから価値を引き出すためのツールとしてIoTやビッグデータといったデジタル技術への対応はもはや必要不可欠なものになっている。

図1 リモートメンテナンスシステム

出所:(株)英田エンジニアリングより提供

図2 無人駐車場管理システム向け遠隔管理システム「iPark’nコンシェル」

出所:(株)英田エンジニアリングより提供

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