日本の製造業の未来を拓くMESとは？導入メリットから選び方

目次
1. MESとは？
1.1 MESとは？
1.2 MESの歴史と進化
1.3 MESの必要性

2. MES導入のメリット
2.1 生産情報の統合と可視化
2.2 生産プロセスの標準化と自動化
2.3 品質管理とトレーサビリティの強化
2.4 意思決定支援と分析

3. MES導入の課題
3.1 導入コスト
3.2 システム選定
3.3 複雑性
3.4 既存システムとの連携
3.5 セキュリティ懸念

4. 導入活性化の背景
4.1. 第4次産業革命 (Industry 4.0) の到来
4.2 グローバル競争の激化
4.3 労働力不足
4.4 サプライチェーンの複雑化
4.5 規制強化とコンプライアンス対応

5. 国内製MESと海外製MES
5.1 国内製MESの特徴
5.2 海外製MESの特徴

6. 日本のMES導入事情
6.1 日本のMES導入状況
6.2 MES導入の阻害要因
6.3 今後の展望

7. 世界的な製造業制御の最新トレンドとMESの活用
7.1 スマートファクトリーへの移行
7.2 クラウドベースMESの台頭
7.3 サイバーセキュリティへの対応
7.4 モバイルアプリケーションとの連携
7.5 AIを活用した自律型MES
7.6 サステナビリティ経営

8. 事例
8.1 ProLeiTのMESソリューション事例

9. ラインナップの紹介
9.1 DXコンサルティングサービス
9.2 トレーサビリティ向上を実現、MES内蔵プロセス制御システム

製造業の最適化に欠かせないツールとなった MES (Manufacturing Execution System) は、その歴史を紐解くと、製造業のニーズに合わせて常に変化してきました。MESのルーツは1960年代の生産管理システム(PCS)に遡ります。機能が限定的で大型コンピューター頼みだったため、普及しませんでした。1980年代になると、MRP II (生産資源計画) などの標準化の波が到来しました。そして1980年代後半、広範なMRP IIとは異なる、リアルタイムな現場オペレーション管理に特化した MES という概念が誕生します。初期の MES ソリューションは、作業者管理、品質管理、パフォーマンス監視機能を提供し、生産全体を包括的に把握することを可能にしました。1990-2000年代になるとネットワーク技術、ソフトウェア開発の進歩に伴い、データの可視化や自動化処理、ERPといった他システムとの連携など機能が拡張されます。最近は、接続された機器やセンサーからリアルタイムデータを収集、分析することで、プロセス最適化が可能になりました。現在の製造業は、インダストリー4.0と呼ばれる第4次産業革命の波に翻弄されています。今後、AI やその他先端技術とのさらなる統合により、製造業における意思決定のあり方が、人間と機械の境界線を曖昧にしていくと考えられます。

現代の製造業では、短納期・高品質・低コストでの製品提供が求められています。しかし、従来の個別システムや紙ベースでの管理では、世の中の移り変わりが激しい昨今のニーズに対応することが困難です。デジタル技術により創出されるデータは指数関数的に増大しており、アナログデータも多い製造業においては、これらをいかにデジタル化し活用するか等の課題をまず解決する必要があります。そこで、MESの導入が重要となります。MESは、以下の課題を解決し、製造業の競争力強化に貢献します。

• 生産情報の管理
• 生産工程の可視化
• 品質管理
• トレーサビリティの確保
• 意思決定の遅滞

リアルタイムデータ収集:
MESは、機器やセンサーからリアルタイムでデータを収集し、生産状況を常に把握できるようにします。これにより、人の手によるデータ収集を不要にし、データの精度と整合性を向上させます。
データ一元管理:
生産スケジュール、作業指示、資材在庫、設備状況、品質データなど、すべての関連生産情報を単一のデータベースに統合することが可能です。これにより、部門間の情報共有を容易にし、意思決定を迅速化します。
生産ダッシュボードの生成:
MESは、生産状況、パフォーマンス指標、トレンドを可視化するインタラクティブなダッシュボードを提供します。オペレーターとマネージャーは、これらのダッシュボードを使用して、問題を迅速に特定し、生産性を向上させるための改善策を講じることができます。

例: ある自動車部品メーカーは、MESを導入して生産工程の可視化を向上させました。これにより、生産ボトルネックを特定し、生産スケジュールを最適化することができ、生産性を15％向上させることができました。

標準作業手順 (SOP):
MESは、標準作業手順 (SOP) という、製品やサービスについての作業において最も標準的な手順を示すツールを提供します。SOPは、作業の一貫性を確保し、人為的ミスを減らすのに役立ちます。
自動化ワークフロー:
作業指示の作成、資材の発行、設備のスケジュール設定などのタスクを自動化するためのワークフローを構築できます。これにより、手動作業を削減し、生産効率を向上させます。
生産プロセスアラート:
MESは生産プロセスにおいて問題が生じると自動的に検出し、アラートを出します。これにより、問題を迅速に解決し、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。

例: ある食品加工業者は、MESを導入して生産プロセスの自動化を推進しました。これにより、手動データ入力の必要性を排除し、作業指示の発行時間を50％削減することができ、生産性を20％向上させることができました。

統計的品質管理 (SQC):
MESは、統計的品質管理 (SQC) ツールを提供し、品質データを収集、分析、可視化します。これにより、欠陥の根本原因を特定し、品質改善活動を実行することができます。
製品トレーサビリティ:
製品の製造履歴を追跡し、特定のバッチや製品をリコールすることが可能になります。これにより、製品安全性を向上させ、規制要件を遵守することができます。
品質アラート:
MESは、品質問題が発生したときにアラートを生成し、迅速な是正措置を可能にします。これにより、内部不良対応の手間を削減できます。

 例: ある医薬品メーカーは、MESを導入して製品トレーサビリティを強化しました。これにより、製品リコールの迅速な対応が可能になり、ブランドイメージの毀損を回避することができました。

予測分析:
MESは、過去のデータに基づいて、設備故障や生産遅延を予測することができます。これにより、トラブルが発生する前にメンテナンスを実施し、ダウンタイムを回避することができます。
パフォーマンス分析:
MESは、生産性、品質、コストなどの主要なKPI を分析するためのツールを提供します。これにより、経営陣は稼働実績を把握することが可能になり、改善のための戦略を策定することができます。
意思決定支援システム (DSS):
意思決定支援システム (DSS) と統合して、データに基づいた意思決定を支援することができます。DSSは、複雑なデータを分析し、意思決定者に推奨事項を提供することができます。

例: ある半導体メーカーは、MESとDSSを統合して、生産スケジュールの最適化を実現しました。これにより、生産スループットを10％向上させることができました。

MESソリューションは、初期ライセンス費用、継続的なメンテナンス費用、潜在的なカスタマイズまたは統合費用など、ツールにおいて様々ですがコストがかかります。また、最近はサブスクリプション形式の料金体系を採る企業も多いです。導入コストは特に中小企業にとって、大きなハードルとなる可能性があります。

MES導入におけるシステム選定は、プロジェクトの成功を左右する重要な要素です。最近は特定業界に特化したソリューションシステムも販売されています。様々なMES製品が存在するため、社内のシステムを熟知した人材によるニーズに合致したシステム選定が重要です。

MESシステムは、既存のITインフラストラクチャと実装および統合するのが複雑な場合があります。そのため、実装プロセスと継続的なメンテナンスを管理する熟練した人員が必要です。社内の人材や専門知識が不足していると、実装が困難になる可能性があります。

MESは、ERP（基幹系システム）、PLC（工場制御装置）など、工場内外で稼働する既存システムと連携する必要があります。システム間の連携は複雑で、カスタマイズが必要となる場合も多く、導入が遅れたり、費用がかさむ原因となります。

MESシステムは機密性の高い生産データを管理するため、堅牢なセキュリティ対策を講じることが重要です。企業は、MESが不正アクセスや漏洩からデータを保護できるようにしなければなりません。

Industry 4.0は、ドイツ政府が2011年に発表した産業政策で、製造業におけるデジタル化とスマート化を推進する動きです。今や日本では話題に上ることも少なくなったインダストリー4.0の取り組みが、ドイツをはじめとする欧州では引き続き進化しており、製造業においても人の仕事がどんどんデジタル化していこうとしています。設計原則は「相互運用性」、「情報の透明性」、「技術的アシスト」、「分散的意思決定」の４つです。IoT、ビッグデータ、AIなどの技術を活用することで、工場の効率化、生産性の向上、品質の改善などを目指しています。MESは、Industry4.0の重要な要素の一つであり、データ収集、分析、可視化を通じて、スマートファクトリーの実現を支援します。

世界的な市場競争の激化により、製造業は生産効率の向上、コスト削減、品質向上、トレーサビリティ確保など、様々な課題に直面しています。日本は欧州に比べてスマート工場に関わる取り組みで後れを取っているので、より積極的なデジタル化に向けたMES活用が必要です。

高齢化や人口減少の影響で、多くの国で労働力不足が深刻化しています。熟練者に頼った労働では将来的にスキル不足となる懸念があります。MESは従業員の業務をデータ化し蓄積、自動化を可能にするので、労働力不足を補う効果が期待できます。

グローバル化や生産拠点の分散により、サプライチェーンはますます複雑化しています。
MESによってサプライチェーン全体の可視化と最適化を行い、リスク管理や効率化を実願することが可能です。

食品や医薬品などの業界では、品質管理やトレーサビリティに関する規制が強化されています。MESの導入は、製品の流通過程だけではなく中間過程(原材料調達～製品完成)の工程の透明性を向上します。規制が厳しい業界において、MESは重要なツールとして活用されています。

これらの要因により、MESは製造業にとって不可欠なツールとなりつつあり、その導入はますます活発化しています。

秀でた品質管理機能:
日本の製造業は、品質管理と継続的な改善（カイゼン）を最重要視しています。そのため、国内製MESには、強力な品質管理機能やシックスシグマ手法との連携機能が搭載されていることが多いです。
業界特化で高機能化:
自動車や電子機器など、特定の業界に特化したMESソリューションが開発されており、それぞれの業界のニーズに合わせた機能が提供されています。
高いセキュリティ性:
厳しいデータ規制に対応するため、機密性の高い製造情報を確実に保護できる、堅牢なセキュリティ機能が備わっています。日本の企業は、知的財産権の保護に関する懸念から、データセキュリティを優先する場合があります。
オンプレミスが主流:
近年はクラウド型も増えつつありますが、従来はオンプレミス型が主流でした。

標準化され、高い拡張性:
異なるシステム間の連携をスムーズにするため、国際標準であるISA-95に準拠したMESソリューションが主流になりつつあります。
クラウド型:
導入やメンテナンスの手軽さ、そして拡張性の高さから、クラウド型MESの注目度が急上昇しています。
モバイル端末やリモート環境での監視: 現場の状況をリアルタイムで把握し、迅速な意思決定を可能にするため、モバイル端末でのMESデータ閲覧機能が必須となっています。
システム連携で全体像把握:
ERP（基幹系システム）やCRM（顧客関係管理システム）など、他のビジネスシステムとシームレスに連携し、オペレーション全体を俯瞰できる体制が求められています。
高度なデータ分析と予知保全:
膨大なデータを分析し、トレンドを把握、潜在的な問題を予測、そして生産プロセスを最適化する、高度な分析機能が求められています。

日本製MESは日本の製造業の「品質」や「カイゼン」といったフィロソフィーを反映していることが傾向にあります。海外製MESは拡張性・オープン性に特徴がみられます。
これらの傾向はあくまでも一般的なものであり、国や企業によって状況は異なります。
最終的に、最適なMESは、各企業のニーズ、業界、そして地域的な環境によって決まります。

日本の製造業のMES導入企業は約４割*というデータがあります。
MESソフトウェア体系においては、内製・スクラッチが一般的であり、パッケージでMESを導入した企業も何らかのカスタマイズを行っていることが多いです。
一般的に日本は各企業独自の現場カイゼン活動が活発です。パッケージ製品に比べ、自社内開発したMESの方が、導入が容易と考えられています。このような傾向は、日本の現場力の高さの象徴である一方、更なるガラパゴス化を招いてしまいます。
* 参照元：株式会社野村総合研究所 「令和３年度省エネルギー等に関する国際標準の獲得・普及促進事業委託費 」

MES導入阻害要因としては、以下が考えられます。
MES導入の主管部所の不在:
MESは製造と生産管理と経営を結ぶ位置に存在するので、主幹部署があいまいになりがちです。このことは、「サイロ化」した組織の課題を提起するとともに、導入が進まないため「社内のMESに対する知見不足」を引き起こします。
経営層の現場理解の不足(現場と経営層の力関係):
製造現場が聖域化傾向にあり、企業によっては経営層が深く立ち入ることが出来ず、投資計画が鈍化することがあります。
長期的な現場改善コスト調達の難しさ:
工場に対する要求が「安くものを作ること」であり、短期的なコスト削減以外への投資が認められづらいことがあります。
既存システムとの連携や導入後の運用ノウハウ不足:
日本は現場カイゼン活動が活発であるためシステム、設備がガラパゴス化しており、外部システムと親和性が低いことがあります。

日本は今後人口が減少する中、製造能力を維持するには、人の代わりを担うためのプラントのスマート化が必須になります。製造産業全般に関わる課題ですが、人に代わってある程度の判断を行える機能が要求され、より進化したシステム要求が増加します。欧州を中心とする先進国は政府主導でIndustry4.0戦略を立てています。MES導入は、日本の製造業が競争力を維持し、持続的な成長を実現するために不可欠な要素となるでしょう。

「Industriy4.0」を代表するスマートファクトリーへの移行が世界的に進んでいます。これは、IoT (Internet of Things) やビッグデータ分析、人工知能 (AI) などを活用して、工場を高度に自動化・自律化させるコンセプトです。MESは、スマートファクトリーの重要な要素の一つとして位置づけられ、リアルタイムの生産データ収集・分析を行い、最適な生産計画や設備稼働を自動的に支援します。

従来はオンプレミス型の導入が一般的だったMESですが、近年はクラウドベースのソリューションが台頭しています。クラウド型MESは、初期投資額を抑えられ、導入・運用が容易なのが特徴です。また、自動アップデート機能により、常に最新の機能を利用できるというメリットもあります。特に、中小企業にとっては、導入しやすくコストパフォーマンスにも優れていることから注目を集めています。

工場の自動化・高度化に伴い、サイバーセキュリティへの懸念も高まっています。MESは、機密性の高い生産データを扱うため、セキュリティ対策が非常に重要です。海外では、データ暗号化やアクセス制御、マルウェア対策など、多層的なセキュリティ対策を取り入れるソリューションが増えています。

MESとモバイルアプリケーションの連携が強化されています。工場責任者や現場スタッフが、スマートフォンやタブレット端末を使って、リアルタイムで生産状況や設備稼働データを確認できるようになっています。これにより、迅速な意思決定や問題解決が可能となり、生産効率の向上に繋がります。

最先端の事例として、AIを活用した自律型MESの開発も進められています。AIがリアルタイムの生産データを学習・分析し、生産スケジュールの自動調整や設備の予知保全など、自律的に工場を最適化していくというものです。まだ実用化段階にはありますが、今後、製造業の生産性向上を大きく変革する可能性を秘めています。

MESでDXを促進し工場全体最適化することは、エネルギーコスト削減や環境負荷低減に繋がります。近年、地球温暖化や資源枯渇などの環境問題が深刻化しており、企業は持続可能な社会の実現に向けて、サステナビリティ経営に取り組むことが求められています。海外ではヨーロッパを中心に炭素税が導入されていますが、日本でも地方自治体で導入が少しずつ進んでいます。今後、サステナビリティトレンドはより注目を集め、様々な規制が導入すると考えられます。柔軟に対応するには、MESを活用したDX推進が必須です。

近年、製造業では原材料やエネルギー価格の高騰に加え、消費者の嗜好の多様化や品質に対する要求の高まりが課題となっています。中小企業においても消費者に透明な生産データを提供することや、法規制を遵守した製造工程管理を行うことが求められています。

このような課題を解決するために、近年MES（Manufacturing Execution System）の需要が高まっています。
ProLeiT社のMESソリューション「Plant Integrate iT」は、特に乳製品や飲料業界で活用されています。このソリューションは、生産工程の可視化や最適化、紙の帳票レスでの生産管理、データ分析、様々なアドオン機能など、多くの機能を備えています。

例えば、QRコード付きのパッケージングと連携することで、消費者は製品の製造工程や品質情報にアクセスすることができます。また、生産データを分析し、最適化の余地を提示するダッシュボード機能により、生産現場の効率化を推進することができます。
さらに、Plant Integrate iTはあらかじめ設定されたインターフェースを介して様々なデータソースと接続することができ、生産トラブルの最適化、生産エネルギーの分析、洗浄分析 (CIP)、原材料のトレーサビリティ、生産のバッチ分析など、様々な分析を行うことができます。

これらの機能により、Plant Integrate iTは、生産性向上、品質向上、コスト削減、顧客満足度向上など、様々な効果をもたらします。
ProLeiT社のMESソリューションは、トレーサビリティにより透明性を確保し、ペーパーレスの生産を実現するだけでなく、将来的には「Industry4.0」や「スマートファクトリー」・「ビッグデータ分析」の価値を享受できるようにも設計されています。
MES導入を検討している企業は、ぜひProLeiT社のMESソリューションを参考にしてみてください。

シュナイダーエレクトリックは自らがメーカーとして製品を生産・出荷する工場や物流拠点を持ち、自社のソリューションを導入してそのスマート化を進めてきた実績を持つ会社です。工場向けのハードウェアだけでなくソフトウェアを幅広くラインナップしていることから、お客様にソリューションとして製品をご提供可能です。
スマートファクトリーの定義を５つに分け、お客様の真の課題を現地調査で分析、お客様のビジネス上のゴールを明確にした上で最適なロードマップの提案をいたします。