2021年4月22日
日本電気株式会社

NEC は、三菱重工工作機械株式会社(注1)、株式会社NTTドコモ(注2)、サンリツオートメイション株式会社(注3)、株式会社構造計画研究所(注4)とともに三菱重工工作機械 栗東工場において5Gを活用した工場内の無線化に向けた実証実験を2021年1～2月の1か月間、実施しました。

昨今の工場では、労働者や熟練工不足、顧客ニーズの多様化による変種変量生産への対応などの課題があります。このため、省力化や無人化、現場作業員の作業効率の向上や多能工化、製造ラインの自由度の向上などを図り、さらには生産設備や無人搬送車(Automated Guided Vehicle、注5、以下AGV)システムの制御、高精細画像による作業支援の実現に向けて、高速・大容量で、安定した無線通信が不可欠となります。

工場は、金属の製造設備、大型クレーンやフォークリフトなどの可動設備があり、電波の遮蔽や受信強度に変化が生じるため、無線通信には困難な環境です。本実証実験では、制御や映像伝送等の具体的なアプリケーションを想定し、5Gによる無線通信の評価を行いました。その結果、5Gの有効性確認と、工場の無線化に必要な知見が得られました。

なお、本実証実験は総務省事業である令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」(注6)の委託を受けて実施したものです。

実証実験の内容

今回の実証実験では、工場内の無線化により工場の生産性向上に貢献する主に3つの課題解決システムを評価・分析し、5Gの導入効果及び実装に向けた機能面、運用面の検証を行いました。

1.変種変量生産に資する制御系ネットワークの無線化

工場の制御系ネットワークで利用される産業用イーサネットとしてEthernet/IPとCC-Link IEを対象とし、5Gの無線ネットワークを利用した通信の評価を実施しました。5G基地局の設定を最適化して産業用イーサネット特有の一定周期の通信(サイクリック通信)を計測し、遅延や停止を0.1秒未満に抑え、長時間の安定した通信が可能であることを検証しました。

2.無軌道型AGVの遠隔制御

金属遮蔽物が多い工場内で、監視カメラを搭載した無軌道型AGVシステムを稼働させ、高精細画像伝送を想定してスループット(通信速度)が常時10Mbps以上となる通信とAGVの制御信号の通信が、途絶することなく同時に行えることを確認しました。また無軌道型AGVに搭載した監視カメラで遠隔監視しながらNECマルチロボットコントローラ(注7)で制御を行うことにより、周囲の環境を把握しながらリモートで作業ができることを検証しました。
5Gは無線LANと比べて通信エリアが広い一方で、工場等では遮蔽等の影響で、5G通信エリア端で電波が届きにくいことがあります。そこで、通信エリアを拡張するために、無線LAN装置を追加で設置しました。NECのネットワーク仮想化技術を利用し、状況に合わせて最適な通信経路(無線LAN)へ無瞬断で切り替えることができ、制御を止めずに運用できることを確認しました。

3.現場作業員を対象とした効率的な機器等の遠隔保守作業支援

5Gによる映像伝送を利用し、生産設備の保守作業を遠隔支援するシステムをクラウド基盤サービス「NEC Cloud IaaS」上に構築し、現地映像のリモート共有を行い、スマートグラスによる現場作業員への情報提供、ウェブアプリケーションによる遠隔保守員への設備状態に関する情報提供の有効性を検証しました。
同時に5Gによる振動データ収集、AIによるデータ解析、現場へのフィードバックをリアルタイムで行うことにより、熟練工が現場にいなくても掘削中の工具の摩耗状況などがわかる仕組みを構築しました。

本実証実験ではこの他に、電波環境の情報をクラウドに収集することにより、工場内における動的な電波マップの生成ができることを確認しました。工場特有の要因による無線状況の把握を行い、工場の無線化に向けての多くの知見を収集することができました。

今後NECは、本結果を元にローカル5Gシステム導入を促進していくとともに、アプリケーションを含めた全体システムやサービスを提供し、工場内の無線化を通してスマートファクトリーの実現に取り組んでいきます。

NECは、人・モノが生み出すデータを産業の枠を超え賢くつなぐ「NEC Smart Connectivity(注8)」の提供を通じて、新たな社会価値の創造に取り組んでいます。通信事業者向けの基地局ビジネスで培ってきた5Gをはじめとする通信技術と、「NEC DX Factory(注9)」や自社工場で実践してきたものづくり改革ノウハウを活かして、製造業におけるデジタルトランスフォーメーションを推進します。

以上

NEC マルチロボットコントローラについて

https://jpn.nec.com/iot/platform/iort/index.html

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