センシング精度を高める“センサ配置設計”の最適化手法

はじめに――センシング精度を高めるために今こそ「現場再考」

IoTやスマートファクトリーの隆盛と共に、工場の自動化・高度化が加速しています。
その根底を支えているのが「センサ」ですが、どれだけハイグレードなセンサを導入しても、配置設計を誤ればその力は大きく削がれてしまいます。
実は、日本の製造業の多くでは、今も昭和時代と変わらぬ“経験と勘”中心のセンサ設計が根強く残っています。

この記事では、20年以上現場に身を置き、工場長として改革を推進してきた経験から、センサ配置設計の最適化に役立つ具体的な実践手法や、アナログからの脱却のヒントをお伝えします。
現場で「ウチのセンサは正確なのに、なぜデータが合わない？」という疑問を抱えたことがある方には、理論だけでなく実践知として役立つはずです。

製造業での“センサ配置”が重要な根拠――失敗事例から学ぶ

センサ配置設計が単なる“配置作業”になりがちな背景には、「機器仕様に従うだけで十分」と考えてしまう心理があります。
ところが、センサの物理的な設置場所、取り付け姿勢、ラインや設備の微妙な揺れ、干渉ノイズ、オペレーターの作業動線まで含めて総合的に考慮しなければ、思わぬトラブルや精度低下につながります。

例えば、以前筆者が担当したプレス加工現場で「良かれと思ってラインの両端に同じセンサを2台設置した」ものの、稼働時の振動と金属くずの蓄積で、センサの片側がすぐ誤動作してしまった事例があります。
稼働中の現場動線を想像できていなかったのです。
このような“現場軽視”が、センシング精度のボトルネックになっていることは少なくありません。

センシング精度への影響ファクター：昭和の“常識”を疑う

1. センサの物理配置と支持構造

構造が華奢な場所や、必要以上に遠い・近い場所に設置すると、振動・熱・ノイズの影響を受けやすくなります。
国内の多くの町工場では「取り付けやすさ最優先」で後付け設計されることが多いですが、精度最優先の設計思想が必要です。

2. 設備・ラインとのインターフェース

長年使われてきた設備への後付けの場合、センサの検出領域や感度が理想値とズレやすい傾向にあります。
生産ラインの設計時からセンサ位置を前提として図面化することが理想ですが、現状復旧のコストが敬遠されがちです。

3. 環境要素（温度/湿度/照度/ノイズ/埃）への対応

生産現場は「清浄」でないのが当たり前です。
気温・湿度・油煙・微粉塵・流体飛沫が与える長期的影響を、感覚や昔ながらの「油掛布」で済ませるのは非常に危険です。
IoTシステムの普及で、従来よりも格段に微弱な信号も活用されるようになった今、環境ファクターはますます無視できません。

最適なセンサ配置設計の実践手法

1. “現場の見える化”を起点にする

最新の設備でも、ラインの稼働中には思わぬノイズ源や未知のトラブルが存在します。
センサ配置を設計する際には、必ず現場に足を運び、稼働時の動線、微妙な揺れ・沈み、周囲のノイズ源などを動画や写真で記録しましょう。

加えて、製造現場のオペレーターからの「いつ・どこで・何が起こるか」のヒアリングも徹底することが重要です。
机上の理論や指示図面だけで完結させてはいけません。

2. 配置点の“冗長性”を有効に活用する

配置設計の考え方として「一点集中」の割り切りも有効な場合があります。
一方で「少し違う条件・角度でもう一つセンサを取り付ける」ことで、万一の故障・誤検出時のリカバリや、不良品流出リスクを抑止できます。

特に自動車部品など高品位な品質保証が要求される現場では、「クロスチェック用センサ」の配置や、異種センサの重複使用が効果的です。

3. 旋回・多関節・可動部の追従配置

例えば、AGV（自動搬送車）やロボットアーム先端に装着する場合、ワークやジグの“微小なズレ”や揺れを見越して、一時的なセンサの旋回＆可動化を検討する例も増えています。
ここは3D CADやフィールドシミュレーションと並行して、現場での仮設運用→検証→本設というPDCAサイクルが極めて有効です。

4. 施工後テスト＆微調整に時間を惜しまない

“取り付けたら終わり”ではなく、導入直後に連続稼働させて、検出値ログを取りながら現場オペレーターと一緒に微調整する運用が非常に大切です。
この“協働検証”により、トラブル時の早期原因究明や増設の根拠が明確になり、今後の配置設計のノウハウストックにも貢献します。

全体最適と部分最適のバランス――昭和と令和の融合

センサ設計の多くは「現場担当者の経験と直感」に支えられてきました。
しかし今後は、IoT化が進むほど「個々のセンサデータ」が生産全体のシミュレーションやサプライチェーン最適化の大前提となります。

一方で、現場経験者の「この場所はライン停止時にだけノイズが乗る」「冬場はセンサが曇る」などの生きた情報は、AIやCADだけでは絶対に予測できません。

いま求められるのは、
・現場経験者のアナログ知見
・設計者やデータサイエンティストのロジック
・トップの意思決定力
これらが融合した“全社横断的な配置設計ノウハウの蓄積”です。

サプライヤー視点で考える、バイヤー（買い手）の真意

センサのサプライヤー様にとって、バイヤー側が何を考え、どこに不安を感じているか――これは価格以上に商談成功を左右するポイントです。
実際、バイヤーは「安くなる」「高性能」といったメリット以上に、「設置後に現場トラブルが起きないか」「いざという時のサポート体制」「複数機種の互換性や統合管理性」といった、より現場根差しの要求を持っています。

従来型の“製品カタログスペック勝負”から脱却し、設置現場でのリスクアセスメントやテストサポート、さらに「施工事例データベース」や「遠隔支援サービス」など、製品×現場運用のトータル提案型へ進化することが、皆様の強みになります。

まとめ――実践的“最適化”で現場は飛躍する

センサ配置設計の最適化は、ときに面倒で地味な作業に思えるかもしれません。
しかし、その積み重ねが製品データの信頼性、生産計画の精度向上、不良流出の削減、ひいては工場全体の競争力強化につながります。

これからの時代は、設備設計者・購買担当者・現場作業者・サプライヤー、全員がセンサ配置の最適化を「自分事」として取り組める体制が、リードタイム短縮・現場力底上げ・品質保証のすべてで必須です。
実践に即したノウハウを共有し、デジタルの力と“昭和魂”の両方を武器に、次世代の製造現場を共につくりあげていきましょう。