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IoTとはなにか?IoT機器の活用事例を交えて説明

IoTとはなにか?IoT機器の活用事例を交えて説明

IoTとはなにか?IoT機器の活用事例を交えて説明



 

IoT(Internet of Things)とは?すべてのモノがインターネットにつながる

IoTとは、従来のパソコンやサーバーだけでなく、すべてのモノがインターネットにつながる技術革新のことです。すでに導入が進んでいるIoT機器の具体例として、スマート家電、自動運転車、産業用ロボットなどがあります。IoT機器は、とりつけたセンサーから情報やデータを集めたり、リモコンで遠くから機械を操作したりするために使われています。

そのため、新規ビジネスの創出や、生産性の向上が期待されています。総務省の試算では、2030年までにIoTの導入が進んだ場合、実質GDPを132兆円増加させる効果があります。[注1]

IoT(Internet of Things)とは?どういう意味?

とりつけたセンサーから情報やデータを集めたり、リモコンで遠くから機械を操作したりする技術を、なぜIoT(Internet of Things)と呼ぶのでしょうか。

IoTという言葉を最初に使ったのは、米国のケビン・アシュトン氏だとされています。当時、マサチューセッツ工科大でRFID(無線通信を通じ、同時に複数の個体識別が可能なICタグ)の研究開発を行っていたケビン・アシュトン氏は、さまざまなモノがICタグで自動認識可能になる世界を構想し、「モノのインターネット(Internet of Things)」という言葉を使いました。

インターネットでつながる「モノ」は、普段使っているPCやスマホのような情報機器だけではありません。総務省は平成27年版情報通信白書において、IoTを次のように定義しています。[注2]

IoTのコンセプトは、自動車、家電、ロボット、施設などあらゆるモノがインターネットにつながり、情報のやり取りをすることで、モノのデータ化やそれに基づく自動化等が進展し、新たな付加価値を生み出すというものである。

このように、自動車、家電、ロボット、施設などのモノがインターネットでつながり(Internet of Things)、新たな付加価値を生み出す技術をIoTと呼んでいます。

IoTの仕組み

それでは、どのような仕組みによって自動車、家電、ロボット、施設などのモノをインターネットにつなぐことができるのでしょうか。IoTの構成要素として、「モノ」「インターネット」「サーバー」「アプリケーション」「ゲートウェイ」の5つがあります。それぞれの特徴を順に見ていきましょう。

  • ◯モノ

自動車、家電、ロボット、施設などのモノを指します。厳密には、画像データや温度データを取得するための「センサー(カメラ)」と、ネットワークを通じて遠隔で作業をするための「デバイス」の2種類に分けられます。

  • ◯インターネット

センサーからデータを集めたり、遠隔でデバイスを操作したりするには、モノをネットワークに接続する必要があります。IoTの場合、モノをネットワークに接続するため、BluetoothやWi-Fi、LPWA(LPWAN)などの無線通信技術が使われることが一般的です。

  • ◯サーバー

ネットワークを通じ、センサーやデバイスから取得したデータをサーバー(クラウド)に蓄積します。取得したデータ量が通常のデータベースで扱えないほど膨大な場合は「ビッグデータ」と呼ばれます。サーバーによっては、ビッグデータをリアルタイムに分析する機能が備わったものもあります。

  • ◯アプリケーション

センターやデバイスから集めたデータを見える化し、人間が利活用できるようにするためには専用のアプリケーションが必要です。近年はPCだけでなく、スマホやタブレットで利用可能なアプリケーションも開発されています。

  • ◯ゲートウェイ

モノをネットワークに接続する方法として、モノ自身に通信モジュールを組み込む方法のほか、ルーターやゲートウェイを活用する方法があります。ゲートウェイを通じてサーバーに接続することで、ネットワークの負荷を調節したり、デバイスの管理を効率化したりすることが可能です。

このようにモノ同士をネットワークで接続し、取得したデータをサーバーに送信してアプリケーション上で可視化するのが、IoTの基本的な活用イメージです。スマート農場やスマート工場など、広範囲に複数のデバイス(センサー)を設置する必要がある場合は、IoT用のゲートウェイを導入するのが一般的です。

 

IoTによって実現できる4つのこと

畑の管理
IoT技術を利用することで、次の4つのことが実現可能です。

遠くからモノの状態を知る

IoT機器にセンサーをとりつけることで、その場にいなくても多くの情報やデータを自動で収集することができます。たとえば、気温・湿度・気圧などの気象状況や、騒音、放射線量などを観測するセンサーをとりつければ、屋内外を問わず環境モニタリングが可能です。

IoTの農業分野への応用では、土壌の状態をセンサーでモニターし、成分や水分量の管理に役立てる事例があります。身近な例では、児童や高齢者を人感センサーによって検知し、不在時に安心・安全に過ごせているかどうかを確認する「見守りサービス」があります。

遠くからモノを操作する

遠く離れたところにいても、無線通信機能のあるワイアレスタグをとりつけたIoT機器なら、リモコンなどで簡単に遠隔操作できます。インターネットとつながったスマート家電が代表例です。

たとえば、スマートフォンのアプリなどを使い、外出先からお風呂を沸かしたり、ご飯を炊いたりすることができます。IoT機器の導入によって、身近な暮らしがもっと便利に変わります。

遠くからモノの動きを検知する

センサーやカメラを活用すれば、遠く離れた場所からでもモノの動きを検知し、遠隔監視システムを構築できます。

たとえば、スマート工場における機械設備の稼働監視にIoTの技術が使われています。ポンプやファンなどの機器にセンサーを取り付け、稼働データをリアルタイムに取得すれば、人間の目ではなかなか気づくことのできない異常を早期発見し、予防保全を実現できます。

また、身近な例では自動車に搭載された衝突被害軽減ブレーキ(AEBS)にも、モノの動きを検知する技術が使われています。自動車の車載システムが先行車や前方の歩行者の動きを検知し、自動でブレーキをかけたり、運転者のブレーキ踏力をアシストしたりすることで、交通事故の被害を未然に防ぐことが可能です。

遠くの人やモノと通信する

IoTを活用すれば、遠くからモノを監視したり、操作したりするだけでなく、遠くの人やモノ同士で通信を行うこともできます。モノ(機械)同士をネットワークで接続し、自動でデータの送受信を行って付加価値を生み出す技術をMtoM(Machine to Machine)と呼ぶこともあります。

IoTを使って遠くの人やモノと通信する実例として、衣服やバンドのように身に着けて使う「ウェアラブルデバイス」を用いたオンライン診療が挙げられます。患者がウェアラブルデバイスを装着し、血糖・体重・血圧・活動量などのバイタルサインをリアルタイムに医師が把握することで、遠く離れた場所から保健指導を行うことが可能です。たとえば、ウェアラブルデバイスを用いた糖尿病治療など、保険適用に至った事例も多々あります。

 

IoTの活用事例

オンライン診察
日本では、すでにIoTを活用したさまざまなソリューションが実現しています。医療分野・交通分野・物流・農業・製造業の活用事例を紹介します。

医療分野におけるIoT

医療分野では、IoTの「遠くからモノの状態を知る」という特性を利用し、身体の一部に装着するウェアラブルデバイスを用いた健康管理や、在宅患者の看護や見守りなどのオンライン診療への活用が進んでいます。

病院やクリニックでもIoTデバイスの導入が進み、医療現場のデジタル化が実現しつつあります。また、近年注目を集めているのが、保管中や輸送中の医薬品の温度逸脱を防ぐ「GDP(医薬品の適正流通)」です。

GDPを守るには、24時間リアルタイムでの温湿度管理が必要です。そこで、GDP対応のため、IoT遠隔監視システム「みえーるどシリーズ」を活用した事例があります。

UPRの「みえーるどシリーズ」は、医薬品倉庫などの室内環境に端末を設置するだけで、24時間リアルタイムの温湿度管理が可能なIoTソリューションです。3Gなどの公衆無線通信を利用し、スマホから手軽に遠隔監視できるため、運用時の煩わしさもありません。

万が一、保管中に温度逸脱が発生しても、「みえーるどシリーズ」がアラートを送信します。そのため、迅速な初動対応をとることができ、厚生労働省のGDPガイドラインを遵守した適正流通を実現できます。

【みえーるどシリーズ】
リンク先:https://www.upr-net.co.jp/iot/service/mierudo.html

【GDP(医薬品の適正流通)】
リンク先:https://www.upr-net.co.jp/info/Pharmaceuticals_distribution.html

交通分野におけるIoT

交通分野でも、IoTの活用によってタクシーや公共交通機関の利便性を向上させる取り組みがおこなわれています。

身近な例の1つが、バス停に貼られたQRコード入りのステッカーです。携帯電話やスマホのバーコードリーダーでQRコードを読み取ると、バスに設置されたGPS(全地球測位システム)のデータを取得でき、バスの現在位置がわかります。バスの遅延や接近情報がわかるため、乗客にとっての利便性が大きく改善しました。

また、同様にGPSをタクシーに搭載することで、空車の位置情報や到着時間の目安を知ることが可能です。2010年代より、タクシー配車アプリの普及が進んでおり、スマホでタクシーの配車を依頼したり、あらかじめ目的地までの道順を伝えたりできるようになりました。

道路・交通事業者から交通データを取得し、交通量分析や渋滞解消に活用するIoTソリューションも存在します。たとえば、高速道路の料金所から車両の通過データを取得し、高速道路の混雑状況を分析したり、混雑緩和施策へ応用したりする事例です。「遠くからモノの状態を知る」というIoTの特性は、交通分野でも活かされつつあります。

物流におけるIoT

トラックと倉庫
物流業界でもデジタルトランスフォーメーションが進み、IoT、AI、ビッグデータなどの最新技術を活用した「ロジスティクス4.0」が実現しつつあります。

たとえば、IoTを活用した倉庫作業の自動化・省人化が進んでいます。Amazonの物流倉庫では、インターネットの注文に応じ、ピッキングロボットが棚ごと作業員の近くに移動するKiva Systemsを導入し、ピッキング業務の効率化に成功しました。

また、物流企業にとっての大きな課題が、輸送中の品質管理です。

とくに食品物流では、食品安全への関心の高まりから、荷主企業にリアルタイムでの温湿度管理や、輸送状況のエビデンスを求められるケースが増えてきました。コールドチェーンを低コストで確立するため、UPRの「なんつい」を用いたIoTソリューションが活躍しています。

「なんつい」はあらゆるモノや設備に取り付けられ、リアルタイムで温湿度管理が可能なIoTデバイスです。位置情報や温湿度データは「なんついWEB」にアップロードされ、スマホやタブレットなどでいつでもどこでも閲覧できます。

「なんつい」のリチウムイオンバッテリーは1ヶ月以上もつため、バッテリー交換の手間もかかりません。「なんつい」をトラックの車室や、冷蔵・冷凍品の梱包、台車やパレットなどに取り付ければ、輸送状況のエビデンスを手軽に取得できます。

【食品物流におけるIoTデバイスの活用事例】
リンク先:https://www.upr-net.co.jp/case/iot/usecase-52.html

農業におけるIoT

農業は、実はIoT、AI、ロボット技術などのICT活用がもっとも進んでいる分野の1つです。農林水産省も、次世代型農業「スマート農業(スマートアグリ)」を推進し、2019年からスマート農業実証プロジェクトを実施するなど、普及に向けた取り組みをおこなっています。

国内の農業における課題が、農業従事者の減少と新規参入者の伸び悩みです。農業分野のきつい・汚い・危険の3Kのイメージを改善するため、UPRではスマート農業支援システムをパッケージ化して提供しています。

UPRの環境測定センサーは、「大気温度・湿度」「土壌温度・水分量」「日照量」「CO2」などのデータ収集が可能です。環境測定センサーを広域無線LANでつなぐことで、広大な農地でも大規模な設備投資なしにスマート化し、データに基づく精密農業の実現を後押しします。

また、見回りや作物管理の手間を減らし、若手や女性、高齢者でも働ける農場づくりも可能です。農林水産省が2019年におこなった実証プロジェクトでも、水田の水位を自動で監視するシステムを設置したところ、作業時間が平均87%減少し、労働負荷を軽減できたという結果報告がありました。[注3]

【スマート農業】
リンク先:https://www.upr-net.co.jp/case/IoT/usecase-24.html

製造業におけるIoT

ドイツがすすめる製造業改革「インダストリー4.0(第4次産業革命)」など、製造業界でもIoTをはじめとしたテクノロジーの導入が進んでいます。日本の生産工場でも、センサーデバイスを活用した稼働監視や予防保全、MES(製造実行システム)の導入による生産ラインの最適化など、スマート工場の実現に向けた取り組みがはじまっています。

しかし、生産工場でのIoT活用には、コストや導入時のハードルといった課題がありました。

UPRは製造業者様向けに、生産システムのIoT化に必要な機能をパッケージ化して提供しています。たとえば、生産設備の稼働監視の事例では、現場の業務負担や、管理者不在の場合の余剰人員の確保といった課題がありました。そこで、警報用のパトライトにIoTデバイスを設置し、自動で異常検知やアラート送信をおこなえるソリューションを導入することで、稼働監視業務の自動化・効率化を実現しました。

また、IoTデバイスから取得したデータをクラウド環境に蓄積することで、リアルタイムの稼働状況の把握ではなく、データ分析に基づく予防保全も可能です。新しい設備の導入やレイアウト変更の必要もなく、低コストで生産システムのIoT化を実現しました。

【製造業における生産システムのIoT化】
リンク先:https://www.upr-net.co.jp/case/iot/usecase-20.html

 

IoTで注目されている新技術

IoTの分野では5GやLPWAなどの新技術が注目を集めています。5GやLPWAの特徴や、将来的にできるようになることを解説します。

5G

5G(5th Generation)とは、4GやLTEに次ぐ第5世代移動通信システムのことです。身近な例では、スマホや携帯電話などの持ち運び可能なモバイル機器で利用されており、2025年には携帯電話総販売台数の56%が5Gに対応すると予測されています。[注4]

5Gの特徴は、「高速・大容量でのデータ送受信」「超低遅延の通信品質」「同時に多数接続可能な安定性」の3点です。これらの特徴から、5GはIoTの分野への応用が期待されています。たとえば、5Gの「超低遅延の通信品質」を活かせば、ロボットアームなどを用いた遠隔での精密作業や、自動車の自動運転技術の精度がより高まります。

また、「同時に多数接続可能な安定性」により、これまでよりも多くのセンサーやデバイスを5Gで接続し、大容量のデータをリアルタイムにやりとりできるようになります。5Gの通信網の整備には一定のコストがかかりますが、大規模なスマート工場やインフラなどで、今後5Gを用いたIoTがますます普及していくことが期待されています。

LPWA

LPWA(Low Power Wide Area)とは、LPWAN(Low Power Wide Area Network)とも呼ばれ、IoTへの応用が期待される無線通信技術の一つです。

前項で述べた5Gと違い、LPWAはデータの伝送速度が遅い代わり、非常に小さな消費電力で長時間稼働できる特徴を持った通信規格です。また、これまでIoTの分野で使われてきたBluetoothやWi-Fiと比べ、LPWAなら広域・遠距離での通信を実現できます。LPWAの規格にもよりますが、たとえばSigfoxであれば最大50kmまで、ELTRESであれば最大100kmまでの長距離通信が可能です。

このように低コストで長距離通信ネットワークを構築できるという利点から、LPWAは多くのIoTソリューションに使われています。たとえば、愛媛県の久万高原町では、携帯電話が通じない森林地帯にLPWAネットワークを構築し、救急・救助活動などに活用しています。[注5]

更に詳しい解説はこちら

 

IoTの導入でモノやサービスに新たな付加価値が生まれる

従来インターネットに接続されていなかったものをIoT化すれば、新たな付加価値が生まれます。IoTの導入には132兆円の経済効果があると予測されています。生産性の向上や新規ビジネスの創出が期待されます。

[注1]総務省:第5節 第4次産業革命の総合分析[pdf]
[注2]総務省:平成27年版情報通信白書[pdf]
[注3]農林水産省:スマート農業の展開について[pdf]
[注4]総務省:令和2年版情報通信白書
[注5]久万高原町:久万高原町のLPWAに関する取組みについて

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