中小製造業 × DX｜中小製造業を救う未来の労働力

人材不足、生産性の低さ、激化する競争。中小製造業を取り巻く環境は、かつてないほど厳しさを増しています。この状況を打破する鍵となるのがDX（デジタルトランスフォーメーション）です。

IoT、AI、ビッグデータといったデジタル技術を駆使し、生産プロセスや業務全体を効率化することで、企業価値の向上を目指すDX。しかし、DXは単なる技術導入にとどまりません。それは、企業の体質を根本から変え、新たな成長の道を切り開くための、革命的な取り組みなのです。

本記事ではDX導入がもたらすメリットや、中小製造業でのDXの成功事例、さらに取り組むべき課題や注意点についても、わかりやすく解説します。

中小製造業におけるDXの必要性

中小製造業におけるDXの必要性は以下の通りです。

少子高齢化による労働力不足への対応

日本の中小製造業は、少子高齢化と労働市場の変化に直面しています。この状況は、特に若年層の人口減少が顕著であり、2050年には生産年齢人口が約30%減少するという予測もあるほど。このような人口動態の変化により、製造業の現場では若手人材の確保が難しくなっています。加えて、従業員の高齢化が進む中、熟練工の退職が相次ぐことで技術継承の難しさが浮き彫りとなっているのです。

熟練工が退職することで失われるノウハウやスキルは、属人化された暗黙知であることが多いです。暗黙知とは、経験や勘に基づく知識であり、文書化されていないため、他の従業員への引き継ぎが難しい特徴を持ちます。この属人化された技術が失われれば、企業の製品品質や生産効率に深刻な影響を与える可能性が高いでしょう。

また、終身雇用の崩壊や働き方の多様化も、中小製造業に新たな課題をもたらしています。特に、若手人材が長期間企業に留まらない傾向が強まり、技術継承の連続性が途絶えるケースが増えています。これにより、企業の競争力が低下し、ひいては地域経済への影響も懸念されているのです。

これらの課題を克服するためには、熟練工の作業手順を映像やマニュアルとして記録し、それをAIで分析して教育資料として活用することが有効です。次世代の技術者が効率的に学べる環境を提供できるでしょう。また、IoTデバイスを活用して生産現場のデータを収集・分析することで、効率的な生産計画の立案やスマートファクトリー化を進めることも可能です。

低い生産性への対応

業務の「属人化」により、特定の従業員が不在の際に業務が停滞したり、作業内容が共有されていないためにミスが増えるといった影響が生じます。また、熟練工の退職や高齢化が進む中で、経験や知識が失われる危険性も高まっています。

さらに、新しい技術の導入や自動化の遅れも問題です。中小企業では、大手企業と比べて資金や専門知識の不足が課題となり、結果的に自動化が進みにくい現状があります。このような状況では、少量多品種生産など顧客の多様なニーズに柔軟に応えることが難しくなり、手作業への依存から業務の効率化が進まないことが懸念されます。また、長期的には人的リソースに依存することでコストが増加するリスクもあります。

こうした課題を解決するためには、業務の標準化と効率化が不可欠です。たとえば、業務手順を明確に文書化し、動画マニュアルやデジタルツールを活用して作業内容を共有すれば、特定の従業員への依存を軽減できます。また、スキルマップを作成することで、各従業員がどの業務を担当できるのかを把握し、柔軟な配置が可能になります。さらに、熟練工の暗黙知を形式知に変えることで、知識や技術を組織内に残す取り組みも重要です。

自動化については、初期投資を抑えたクラウド型の生産管理システムや在庫管理ツールなど、比較的手軽に導入可能なソリューションから始めることが効果的です。これにより、在庫や生産工程の効率化を図ることができます。また、補助金や助成金を活用すれば、自動化にかかる費用の負担を軽減することが可能です。併せて、多能工化を推進し、従業員が複数の業務に対応できる体制を構築すれば、柔軟な運用が可能になります。

これらの取り組みを支えるためには、データ活用や技術教育も欠かせません。IoTセンサーを使った生産データのリアルタイム収集や、需要予測を目的とした分析の活用が生産効率の向上につながります。また、従業員のITリテラシーを向上させるための研修を行うことで、デジタル技術を活用できる人材を育成することが重要です。

VUCA時代への対応

現代のビジネス環境は、変化の激しい「VUCA時代」と呼ばれる特性を持っています。VUCAは「変動性」「不確実性」「複雑性」「曖昧性」の頭文字を取ったもので、予測が難しく複雑な課題が同時多発的に生じる状況を表します。このような環境では、持続可能性を重視する市場ニーズや、AIやIoTといった技術革新、さらにはグローバルな供給網の不安定化など、多岐にわたる課題が中小製造業を取り巻いています。

市場ニーズの変化への対応は、中小製造業にとって特に重要な課題です。顧客である大企業が持続可能性を求める方向にシフトしているため、中小企業にも同様の取り組みが期待されています。具体的には、環境負荷を低減する製品の提供や、持続可能な製造プロセスの導入が求められます。例えば、エネルギー効率の高い設備を導入することは、製造コストの削減と環境配慮の両立を可能にする一歩となります。

また、AIやIoTを活用した技術革新の遅れは、競争力を低下させる要因となり得ます。これらの技術は、生産工程の効率化や精度向上に寄与する可能性を持っています。たとえば、IoTを利用して設備の状態をリアルタイムで監視することで、故障の予防や生産計画の最適化が実現します。しかしながら、中小製造業では資金や専門知識の不足が原因で、こうした技術の導入が進まないことが多いのが現状です。

さらに、地政学的リスクや自然災害によるサプライチェーンの混乱も、中小製造業の大きな課題です。特定の供給元に依存する体制はリスクを増幅させ、部品や原材料の調達が滞る可能性を高めます。こうした問題を軽減するためには、地域を分散させた供給網の確保や、代替供給先を予め確立しておくことが必要です。また、デジタル技術を活用して供給網を可視化することで、より効率的な管理が可能になります。

顧客である大企業との連携もまた重要な課題です。多品種少量生産に対応できる柔軟な体制を構築し、大企業の変化するニーズに迅速に応えることが競争優位性を高めます。一例として、AIを活用した生産計画の立案は、顧客の要望に応えるためのスピーディーな対応を支援します。また、大企業と共同で新技術を開発したり、新製品を企画したりすることは、関係強化と収益向上の両方に役立ちます。

このように、VUCA時代を生き抜くためには、持続可能性を意識した製造プロセスの導入や、技術革新の積極的な活用が欠かせません。また、柔軟なサプライチェーンの構築と大企業との関係性強化が、長期的な競争力維持に直結します。これらの取り組みをバランスよく進めることで、中小製造業は急速に変化するビジネス環境にも適応しやすくなるでしょう。

DX導入が想定される業務内容

DX導入が想定される業務内容は以下の通りです。

生産管理のデジタル化

生産管理におけるIoTセンサーの活用は、業務の可視化と効率化において重要な役割を果たします。

IoTセンサーは製造設備に取り付けられ、稼働データをリアルタイムで収集する役割を果たします。このデータには、設備の温度や振動、電流の変化といった情報が含まれており、これらを解析することで生産工程での課題を特定することが可能です。例えば、特定の設備が頻繁に停止する現象が確認された場合、収集されたデータを分析することでその原因を明確にし、迅速な対策を講じることができます。このプロセスにより、生産ライン全体の稼働率を向上させる効果が期待されます。

また、IoTセンサーの利点の一つとして、既存の設備にも後付けで設置可能である点が挙げられます。特に、振動センサーや温度センサーのようなシンプルな装置を追加するだけで、設備の稼働状態をリアルタイムでモニタリングする仕組みを構築できます。この仕組みを活用することで、製造現場の効率化を図りながら、初期投資を抑えることが可能です。例えば、古い設備を全て新調するコストが負担になる場合でも、必要なセンサーを追加するだけで最新技術を取り入れることができる点は非常に実用的です。

データを用いた意思決定支援

データ駆動型経営は、企業が持つ膨大なデータを活用し、経営判断の質を向上させるための方法論として注目されています。このアプローチでは、直感や経験に頼る意思決定を排し、客観的で具体的なデータ分析に基づいた戦略立案を重視します。これにより、経営判断の精度が高まり、リスクの低減や効率的な施策の実行が可能となります。

データを活用することの利点は多岐にわたります。その一つが、需要予測の精度向上です。過去の販売データや市場動向をAIで分析することで、将来の需要を高い確度で予測することができます。これにより、過剰な在庫や欠品を防ぎ、資源の最適な配分が実現でき、顧客満足度向上にも繋がるのです。

また、業務プロセスの効率化や競争力強化にも寄与します。例えば、生産データを分析することで、生産ラインのボトルネックを特定し、その改善策を講じることが可能です。さらに、品質データを詳細に分析することで、不良品の発生要因を特定し、製品の品質向上を図る取り組みも進められます。このように、データの活用は、製造業の現場における効率性や正確性を高める重要な手段となります。

データ駆動型経営を実現するには、いくつかの要素が必要です。まず、さまざまな部門やシステムから収集したデータを統合し、それを一元的に管理する仕組みを構築することが重要です。これにより、異なるデータセット間の関連性を把握し、統一的な分析が可能となります。さらに、収集したデータをAIやビッグデータ解析技術を用いて分析することで、より深い洞察を得ることができます。こうした技術の活用により、経営戦略の策定や施策の実行が科学的な根拠に基づいて行われるようになります。

さらに、データ駆動型の文化を組織全体に浸透させることも欠かせません。これは、データに基づく意思決定を推奨し、それを実践するための教育やトレーニングを提供することを意味します。従業員がデータの重要性を理解し、それを日常業務の中で活用できる環境を整えることが求められます。

品質管理の強化

製造業における品質管理は、デジタル技術の進化によって大きな変化を迎えています。従来の方法では、人間の感覚や経験に依存していた検査や管理が、センサーデータや画像認識AIを活用することで、より正確かつ効率的に進化しています。これにより、製品の品質向上や製造プロセス全体の効率化が期待されます。

センサーデータや検査データの活用は、製造現場の効率化と安定性向上に欠かせません。IoTセンサーは温度や振動、圧力などの情報をリアルタイムで収集し、製造ライン全体の監視を可能にします。例えば、異常な温度上昇が検知された場合、過熱や故障の前兆として早期対応が可能です。これにより、突発的な設備停止を未然に防ぎ、生産の継続性を確保できます。また、収集したデータを分析することで、不良品の発生原因を特定し、プロセス改善に役立てることが可能です。振動データから部品摩耗を予測し、計画的な交換を実施するなど、予防保全を実現します。このような取り組みは、生産性向上とコスト削減に直結します。

収集されたデータを活用して品質向上を図る方法には、AIや統計手法によるデータ分析が挙げられます。このアプローチでは、製造プロセス中に取得されたデータの中から異常値を検出し、それを基に不良品発生の原因を特定します。具体的には、振動データを分析することで、特定の部品に異常な動きが見られる場合、その部品が故障または摩耗している可能性を把握可能です。このような分析結果に基づいて必要な部品交換を事前に計画的に実施すれば、不具合が生じるリスクを抑えることができるでしょう。こうした取り組みは、製品の品質向上のみならず、設備のダウンタイムの削減にも寄与します。設備が突発的に停止する事態を防ぐことで、生産効率の向上とコスト削減が期待されます。このように、データ駆動型の品質管理は、製造業の安定運営において極めて重要な役割を果たしています。

画像認識AIは、外観検査の分野で特に注目されています。この技術は、ディープラーニングを活用し、製品の形状や色、寸法といった特徴を学習します。これにより、人間の目視では見逃してしまう微細な欠陥を高精度で検出することが可能です。さらに、AIは疲労や主観による影響を受けないため、一貫した検査精度を維持し続けます。例えば、自動車部品の検査において、この技術を導入したことで、不良品率を半減させた企業も存在します。この成果は、顧客満足度の向上だけでなく、ブランド価値の向上にも寄与しています。

中小製造業のDX導入における課題

中小製造業のDX導入における課題は以下の通りです。

DXに積極的に取り組むマインド

DXに不可欠となる経営層だけではない組織全体でのマインド改革。DXは業務プロセスや企業文化そのものを変革する取り組みであるため、経営層が具体的なビジョンを示すことももちろん大切ですが、それ以上に全従業員が当事者意識を持つことが重要です。組織全体で意識改革を行い、変化に前向きで、常識にとらわれない柔軟なマインドを持つことこそがDX成功の基盤となります​。

IT人材の育成

DX導入の成功に求められるIT人材の確保と育成。IT人材は、システム導入・運用による業務のデジタル化、収集したデータの分析・管理、情報セキュリティ対策、従業員教育、DX戦略の策定など、DXにまつわる様々な業務を担います。IT人材を自社内で確保することは、外注コストの削減やノウハウの社内蓄積の観点から非常に重要です。DX導入初期は外部人材を活用しつつも、OJT（On the Job Training）などを通じて社内人材の育成にも熱心に取り組みましょう。

導入コスト削減と資金調達

デジタル技術導入にかかる初期投資は中小企業にとって負担が大きいため、導入コストの抑制や補助金の活用が重要となります。SaaS、PaaSといったクラウドサービスを活用することで、サーバー構築や保守管理のコストを削減が可能。また、導入時には小規模での試験導入を行うことで、DXの効果を検証しつつ段階的な拡張ができ、初期投資の縮小とリスク低減につながります。これらコスト削減の取り組みに加えて、様々な補助金・助成金の獲得に積極的に取り組みましょう。

中小製造業へのDX導入のロードマップ

中小製造業へのDX導入のロードマップは以下の通りです。

現状分析

最初に取り組むべきは現状分析です。自社の内部リソースや市場でのポジションを理解するためには、SWOT分析（強み、弱み、機会、脅威）が有効でしょう。これにより、自社がどの分野で競争優位性を持っているか、またどの部分で改善が必要であるのかを明確化します。次に、PEST分析（政治、経済、社会、技術）を用いて、業界全体の動向や外部環境の変化を把握。新たなビジネスチャンスや潜在的なリスクの特定を目指しましょう。

ビジョンの明確化

非常に重要なステップとなるビジョンの明確化。単なる技術導入ではなく事業全体の変革を目指すDXにおいては、まず経営層が「DXによって何を達成するか」というビジョンを明確化し、組織全体で共有する必要があります。

例えば、顧客の多様なニーズに応える柔軟な生産体制の実現や、生産性向上による競争力強化、さらには従業員の働きやすい環境づくりといった、具体的で実現可能なビジョンが必要です​。

ビジョンの明確化により、従業員はDXの意義をより深く理解し、積極的に協力するようになるでしょう。また、ビジョンが明確であれば、DXにおける取り組みの方向性が定まり、適切なシステムやツールの選択、ステップごとの進捗評価が行いやすくなります。

具体的な目標設定

現状分析と企業が目指すビジョンに基づき、短期・中期・長期と、段階を踏んだ目標を設定します。また、目標達成度を測るために、具体的なKPI（重要業績評価指標）を設定。これにより、進捗状況を定量的に評価し、必要に応じて戦略の調整が可能になります。

推進体制の構築

DX推進には様々な専門知識を持つ人材が必要です。プロジェクトマネージャーをはじめ、ITエキスパートやデータアナリスト、現場リーダーなど多様なスキルを持つチームを編成します。また、必要に応じて、外部人材の登用も積極的に検討しましょう。

一方で、いつまでも外部の人材に頼っていては、外注費が嵩むばかりか、ノウハウが外部へ流出し続けることになります。社内でも人材育成に取り組み、DX推進を継続的に行える体制の整備が重要です。

実行計画の策定

プロジェクトの進行状況を管理し、リソース（人材、時間、資金）を効率的に配分するための実行計画を立てます。導入初期には小規模のスモールスタートから取り掛かり、効果を確認しつつ段階的に展開していくことが、リスクとコストを最小限に抑えつつ進める鍵です。また、PDCAサイクル（計画・実行・評価・改善）を回し続けることで、計画の継続的な改善と最適化を目指しましょう。

技術選定

設定した目標を達成するための技術やツールの選定。計画に基づいて技術選定を行うことで、不要な技術投資を避け、限られたリソースを効果的に利用できます。

IoTは現場のデータ収集やリアルタイム監視、AIはデータ分析や予測、クラウドサービスはデータ管理と柔軟なITインフラの提供と、それぞれの技術が得意とする領域が存在するため、自社の現状と目標を慎重に考慮し、適切な技術を選択しましょう。

なお、自社だけで技術選定を行うのが困難な場合には積極的に外部ベンダーの協力を仰ぎましょう。その際、企業の信頼性やサポート体制、コストパフォーマンスなどを十分に考慮する必要があります。

DX施策の実行と継続的な改善

準備が整ったら、小規模な範囲から実際にDX施策を実行します。業務デジタル化から始まり、ビジネスプロセスやビジネスモデルの変革へと、段階を踏んで進めていきます。実行後は定期的に振り返りを行い、改善・拡大を重ねていきます。成果を数値化し、客観的に分析することが重要です。

中小製造業のDX導入事例

中小製造業のDX導入事例は以下の通りです。

秀和工業（東京都足立区）

秀和工業では、IoTセンサーを組み込んだ次世代型グラインダー（研磨・研削機）を開発しました。これにより、遠隔監視機能を活用して装置の不具合をリアルタイムで確認し、緊急出動回数を７割近く削減することに成功しました。データ解析機能を独立させた専用IoTユニットを採用することで、既存の製造装置への追加も可能となる汎用性を持たせています。

ニューマインド株式会社（東京都中央区）

食品へのフルカラー印刷を可能にする可食プリンタの製造・販売を行う同社は、可食プリンタにIoTセンサーを組み込み、インク残量や稼働状況を遠隔で監視できるシステムを構築。クラウドに収集したデータをリアルタイムに確認することで、故障原因の迅速な究明や精密なサポートが可能となり、顧客満足度の向上を実現しました。

三友製作所（茨城県常陸太田市）

医療用機器関連製品などを製造する三友製作所では、合計４か所の生産拠点を有しています。同社では、生産設備をIoT化し、地理的に分散した生産拠点の設備稼働状況を可視化することにより、遠隔地からでも稼働状況の把握が可能に。また、蓄積した工作機械のデータから予実比較や稼働日報を出力できるようになりました。これらの取り組みにより、生産現場の改善点が明確になり、設備稼働率が25％向上しました。

中小製造業がDXを導入する際の注意点

中小製造業がDXを導入する際の注意点は以下の通りです。

初期導入範囲の限定

中小製造業がDXを推進する際は、範囲を限定したスモールスタートから進めることが重要です。リソースが限られる中小企業において、導入範囲を拡大するとコストやリスクが増大し、従業員の負担も大きくなります。まずは、短期間での小さな成功（クイックウィン）により、初期段階で成果を速やかに示すことで、DXに対する懐疑的な意見を和らげ、従業員のプロジェクトへの協力を促進、リソース確保や部門横断的な連携がスムーズに進みます。クイックウィンは継続的なDX推進とマネジメントのしやすさに大きく貢献するでしょう。

既存システムとの連携

中小製造業のDX導入において注意が必要となる、既存システムとの連携。中小企業では限られたリソースで既存システムを運用しているケースが多く、新しいデジタルツールが現在のシステムと連携しない場合、データの不整合や業務に混乱が生じるリスクがあります。全体の生産性を上げるには、既存と新規、双方のシステム間でデータがスムーズに共有され、業務が一貫して行える環境が求められます。

情報セキュリティ対策

中小企業は大企業と比べて対策が不十分な場合が多く、攻撃の対象になりやすい傾向があります。

ネットワークのファイアウォールやデータの暗号化など、外部からのサイバー攻撃に対する防御策（システムセキュリティ）に加えて、アクセス権限の管理や社員へのセキュリティ教育など、社内での安全な運用を確保するための対策（運用セキュリティ）を組み合わせることで、セキュリティレベルを向上しましょう。

また、セキュリティ要件やコスト条件によっては、オンプレ環境でのシステム構築も視野に入れましょう。

継続的な改善の必要性

ビジネス環境やデジタル技術は日夜急速に変化しています。最初に小規模な導入に成功したあとも、これらの変化に対応し、継続的に見直しと改善を行うことが求められます。また、社外の状況変化に加えて、現場へのヒアリングを通じて社内の状況変化やニーズにも対応することが重要です。

社内外から情報を効率的に収集し、継続的にDX施策の見直しや改善を行える体制の構築に取り組みましょう。

まとめ｜DX導入で中小製造業に革命を

中小製造業が抱える多くの課題を解決する糸口となるDX。人材不足、技能伝承の難しさ、生産性の低さ。DXはこれらの解決に大きく貢献することができます。

DXは中小製造業にとって大きなチャンスである一方で、多くの課題も孕んでいます。初期投資の負担、IT人材の確保、DXを目指すマインドの醸成、セキュリティリスクなど、乗り越えるべき壁は少なくありません。

まずは、社外の専門家に相談し徐々に内製化を進めることで、リスクを抑えつつ効率よく導入できる可能性を最大化できます。弊社では製造業に特化したAI導入、および企業様と伴走しながらの継続的な支援を行っております。無料相談も随時承りますので、DX導入をご検討の方はぜひ一度ご相談ください。