インダストリー4.0（Industrie4.0）とは何か？

このように世界各国で工場へのIoT導入の取り組みが進んでいますが、「話が大きくて、しばらくは我が社には関係ない」と思われる方も多いかもしれません。そこで、IoT導入のはじめの一歩として、配線工事が不要で安価に短期間で導入できる920MHz帯マルチホップ無線を活用し、生産設備の稼働状況の「見える化」で生産現場の効率化を達成した事例をご紹介していきます。

製造業A社の事例、IoT導入で生産管理が可能に

群馬県で機械加工部品の製造を生業とするA社の事例をもとに、従来の課題をはじめ、製造の現場にIoT（センサーデバイス）を導入するまでの過程と、その効果を見ていきましょう。

従来の課題：生産設備の異常・故障の見落としが後工程へのリスクに！

また、A社では24時間体制で生産を行う場合には、夜間は無人で設備を稼動させており、管理者が不在になる夜間に異常が発生すると、翌朝に管理者が出社して稼動状態を確認するまで生産が停止した状態となってしまいます。さらに、復旧も出社してからの対応になるため、後工程に遅延のリスクが生じてしまいます。このためA社では、IoT導入により、生産設備の稼動状態の「見える化」を検討し始めました。

IoT導入！課題その1：生産設備の状態をどのように取り出すか

生産設備の稼動状態を、IoT導入で「見える化」する検討を始めたA社でしたが、さっそく課題が見つかりました。それは既存の生産設備には、稼動状態を直接出力する仕組みが備えられていなかったことです。そこでA社は次のように工夫しました。

生産設備の稼動状態の情報は接点信号の出力として、パトランプに接続され、設備の稼動状態を表示しています。この接点信号をPLC（プログラマブルロジックコントローラー）に分岐して接続し、PLCをネットワークに接続、上位のデータ収集装置に接点信号を送ることで、生産設備のアラーム情報の「見える化」を実現しました。

IoT導入！課題その2：複数の生産設備の稼動情報をどのように集めるか

しかし従来のWi-Fiなどで使用されている2.4GHz帯の無線通信は、通信用途以外にもさまざまな機器で利用されており、電波干渉が起きて通信にも機器にも支障が出る可能性があります。また、電波の到達距離が短いため、工場内に多数のアクセスポイントを設置する必要がありました。このため2.4GHz帯の無線通信の導入については懸念の声が挙がりました。

この課題を解決するため、ネットワークには920MHz帯マルチホップ無線を採用することにしました。920MHz帯無線は小さいデータをやりとりするセンサーネットワーク向けの周波数帯であり、多くの無線ネットワークが並存することを想定して使うルールが規定されています。また、電波が回り込んで届く特性があり、電波干渉も少ないため、障害物が多い工場内でも少ない無線機台数で利用することができます。また、マルチホップ技術を搭載した無線機であれば、無線機間で最適なルートを選択して通信を行うため、より高い信頼性を確保できます。

920MHz帯マルチホップ無線を使ったネットワーク構成例

稼動状態の「見える化」が、生産管理にも役立つ

このようにして生産設備の稼動情報を、920MHz帯マルチホップ無線を介して収集する目処が立ちました。次にA社では稼動情報を管理するためのシステムを構築し、設備のアラームが発生した場合は管理者にメールで知らせるようにしました。これにより、夜間に異常や故障が発生した場合は、とくに繁忙期には管理者が駆けつけて対処することで、後工程への遅延リスクを軽減することができるようになりました。

ある設備が異常状態になるまでの稼動時間や生産量を数字で分析することで、人に依存してきたノウハウが数字で「見える化」できたため、予見がしやすくなり、製造ラインの設計や生産計画、設備投資計画を含む、生産管理にも役立てられるようになりました。

他の製造現場でもIoT導入が進み、予兆保全へ進化

製造現場へのIoT導入で、ダウンタイムの"軽減"が、ダウンタイムが"ゼロ"に進化するのも、そう遠くない時期に実現するかもしれません。

• ※本記事は2016年12月に掲載しました。記事中に記載する数値、固有名詞、市場動向等は掲載日現在のものです。