工場のIoT化に欠かせない「無線通信技術」とは？現場で活きる選び方と導入のポイントを徹底解説
製造業におけるデジタル化が加速する中、工場ではIoT（モノのインターネット）を活用したスマートファクトリー化が急速に進んでいます。設備の状態監視から作業員の安全管理、エネルギーの最適化に至るまで、センサーやデバイスがリアルタイムで情報を収集・送信することで、従来の現場運用に革新をもたらしています。
その中核を担うのが「無線通信技術」です。これまでは工場内の通信といえば有線が主流でしたが、近年では「無線化」による柔軟性・拡張性・コスト削減を求めて、無線IoTの導入が加速しています。
本記事では、工場で活用される無線通信技術の特徴や用途、選定のポイント、現場での課題とその対策、そして今後の展望までを包括的に解説します。これから工場のIoT化・スマート化を進めたいと考える方にとって、実践的なヒントとなる内容をお届けします。
なぜ工場のIoTには無線が必要なのか？
従来の製造業では、有線LANやシリアル通信、PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラ）などによる固定的なネットワーク構築が主流でした。しかし、近年では次のような理由から、無線通信の必要性が高まっています。- 配線コストの削減：広大な敷地や移動機器を対象とする場合、ケーブル敷設は高額になりがちです。
- 設置自由度の向上：AGV（無人搬送車）やウェアラブル端末、後付けセンサーなどは有線では運用困難です。
- 設備変更時の柔軟対応：生産ラインのレイアウト変更時に、再配線の手間が不要になります。
- リアルタイム性の確保：多点のデータを即時に収集・可視化するには、機動力のある通信が必要です。
工場で使われる主な無線通信方式と特徴
工場のIoT用途では、通信距離・データ量・リアルタイム性・消費電力などの要件によって適した無線方式を選ぶ必要があります。以下に代表的な無線技術とその特徴を紹介します。1. Wi-Fi（IEEE 802.11）
- 通信距離：数十メートル〜100メートル程度（屋内）
- 通信速度：高（Mbps〜Gbps）
- 特徴：カメラ映像や大量データの転送に最適、干渉リスクあり
- 用途例：監視カメラ、設備状態モニタリング、作業員端末
2. Bluetooth Low Energy（BLE）
- 通信距離：数メートル〜50メートル程度
- 通信速度：低〜中（最大2Mbps程度）
- 特徴：超低消費電力、スマホ連携に強み
- 用途例：作業員の位置情報、ウェアラブルセンサー
3. Zigbee / WirelessHART（IEEE 802.15.4）
- 通信距離：10〜100メートル（メッシュネットワーク対応）
- 通信速度：250kbps程度
- 特徴：安定した省電力通信、プロセス業界での実績あり
- 用途例：温度・圧力センサーネットワーク、制御デバイス
4. LoRa / LoRaWAN
- 通信距離：数km〜10km（屋外）、数百m〜1km（屋内）
- 通信速度：非常に低速（数kbps）
- 特徴：超広域×超省電力、非リアルタイム用途に適す
- 用途例：敷地全体の電力監視、物流トラッキング、屋外センサー
5. LTE / LTE-M / NB-IoT
- 通信距離：キャリアエリア内（数km〜全国）
- 通信速度：中（LTE-M）〜低（NB-IoT）
- 特徴：広域通信＋クラウド連携に強み
- 用途例：遠隔地の監視設備、移動体、屋外環境
6. ローカル5G（Private 5G）
- 通信距離：数百メートル〜1km程度（構内）
- 通信速度：非常に高速（最大10Gbps）
- 特徴：低遅延・多接続・高セキュリティ
- 用途例：リアルタイム制御、AGV、自動化ロボットの制御
工場IoTでの無線技術活用事例
工場内でのIoT×無線の活用は、以下のような現場で実際に導入が進んでいます。1. 設備の予防保全
- 振動センサーや温度センサーをBLEまたはZigbeeで接続
- データはゲートウェイ経由でクラウドに送信
- AIが異常兆候を分析し、メンテナンス時期を予測
2. AGV（無人搬送車）のリアルタイム制御
- ローカル5GまたはWi-Fi 6で映像・指令を双方向通信
- 遅延の少ない通信で安全性・精度を確保
3. 作業員の安全管理
- ウェアラブル端末とBLEタグで位置を常時モニタリング
- 危険エリアへの侵入や転倒をリアルタイム検知
4. エネルギー使用量の可視化
- LoRaで全館の電力・ガス使用状況を取得
- ダッシュボードでリアルタイム表示、コスト削減に活用
5. 工場と屋外エリアの一体管理
- NB-IoTで屋外ポンプ場や貯水タンクのデータを収集
- スマートフォンアプリで監視・警報対応
無線導入における課題と解決策
工場で無線IoTを導入する際には、以下のような課題が発生することがあります。・電波干渉とノイズ
工場にはモーターや高周波機器が多く存在し、ノイズ源となることがあります。対策として：- チャンネルの重複を避ける周波数管理
- シールドケーブルや金属遮蔽によるノイズ対策
- 免許帯域の使用（ローカル5Gなど）
・通信の安定性
遮蔽物が多い環境では、通信が不安定になりやすくなります。対策として：- メッシュネットワークの活用（Zigbeeなど）
- 中継器や複数アクセスポイントの配置
- 適切なアンテナ選定と配置
・セキュリティ
製造業の情報漏洩リスクは高いため、次のような対策が求められます：- WPA3やVPNなどの暗号化技術の使用
- 通信機器のアクセス制御・監視
- セキュリティパッチの定期適用
今後の展望と戦略的導入のすすめ
工場IoTにおける無線通信は、今後ますます多様化・高度化が進むと見られています。特に注目すべきは：- ローカル5Gの普及：通信のプライベート化と制御性強化
- Wi-Fi 6/6Eへの移行：低遅延・多接続化
- エッジAI＋無線センサー：通信負荷を減らし、リアルタイム処理
- クラウド連携＋モバイル通信（LTE-M/NB-IoT）：遠隔拠点とのスマート連携