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  • 工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート

    アドバンテックは、産業用PCをはじめ、組込ソリューションやネットワーク機器などの産業用デバイスの開発・製造・販売を行なっており、WISE-PaaSと呼ばれるIoTプラットフォームなども提供している企業だ。

    2019年には、福岡県直方市にあるオムロン直方をグループ会社化し、「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」を開設。日本国内で販売するアドバンテック商材を海外拠点から集約し、製品の検査や品質対応、ロジスティクスなどに対応している。

    今回は、実際に「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」に足を運び、ここで作られているアドバンテック製品の製造工程や、工場のスマート化について取材した内容をレポートする。(聞き手:IoTNEWS小泉耕二)

    「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」の概要

    「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」の前身であるオムロン直方時代は、顧客の要望に応じた専用仕様での電子機器製造受託や、開発の受託を行っていた。そのプロセスはそのままに、アドバンテックの標準商材のサービスをサポートする部隊が動員されている。

    1階は部品の倉庫と、アドバンテック製品を組み合わせるカスタム製造(Configured To Order Service(CTOS))を行なっており、2階ではPCBの生産から検査までを一環で行っている。

    2階のPCBの生産工程は見学可能。PCBをつくるための「アートワーク設計」「製品立ち上げ」「生産技術・工程設計」「PCB製造」「品質管理」といった部門ごとの仕事内容や想いが描かれたパネルの紹介や、PCB機械実装工程と手組み工程のこまかなフロー図が展示されていた。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    PCB製造に携わる部門の仕事内容や、製造にあたり心掛けていることなどが紹介されているパネル。

    また、工場のスマート化への取り組みについても、概要が紹介されている。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    PCB工場のスマート化概要図

    アドバンテック製の様々なセンサを製造工程の各所に取り付け、振動や電力、画像や温湿度などをサーバに収集。それらのデータを現場改善に活用できる情報として、ダッシュボードにて提示している。

    工場のスマート化へ向けた取り組み

    ここからは、工場のスマート化へ向けた具体的な取り組みについて紹介する。

    作業者の移動データを収集して効率化を図る

    一つ目は、作業者の移動データを収集して分析する取り組みだ。

    作業者の移動データを分析するため、RTLS(Real Time Location System)というデバイスを作業者に持ってもらい、人の動きがわかるようにしている。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    作業者の移動データを分析する「RTLS」

    これにより、効率的に動いている人が一目でわかり、その動きを真似することでさらなる効率化を実現している。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    「RTLS」により収集されたトラッキングデータを可視化しているため、動きの違いが一目でわかるようになっている。

    2つのアプローチで取組む設備の稼働状況監視

    二つ目が、設備の稼働監視だ。

    設備に振動センサを取り付けることで、稼働状態を常に監視している。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    左:設備に取り付けられた振動センサ 右:振動に異常がある場合、積層信号灯で知らせてくれる。

    センサからのデータは収集され、ダッシュボードにて設備ごとの稼働率や機械のエラー情報、ラインの稼働率などを見ることができる。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    稼働状況を表したダッシュボードイメージ。左の円グラフはラインの稼働率を表し、その右の折れ線グラフは人の稼働率を示している。

    こうした情報をもとに、改善活動をすぐ取り組める環境が構築されている。

    さらに、ラインに設置されている積層信号灯を、画像解析して状態を監視する実証実験もこの工場内で行われている。

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    パトライト監視システムの実証実験概要図

    現状は前述したとおり、設備にひとつひとつセンサを取り付けてデータを収集しているが、画像によるデータ収集であれば、より効率化をはかることが可能となる。

    加えて、ここで活用されているエッジコンピュータ「Advantech Ei-52」には、顔認証や物体認証も搭載されているため、積層信号灯が赤く点灯してエラーを通知した際に、どれくらいの時間で、誰が改善活動を行ったかも把握することができる。

    工場のスマート化を体感できる「アドバンテックジャパンサービスセンター直方」レポート
    設備を監視しているIPカメラの映像。

    環境負荷低減へ向け、工場のスマート化を発展させていく

    今後は、現場改善のためのスマート化だけでなく、EMS(エネルギーマネジメントシステム)の構築にも力を入れていくのだという。

    例えば、ラインの稼働状態や作業者の状態などのデータを、製造プロセスで排出された温室効果ガスをCO₂に換算した「カーボンフットプリント」算出のための元データにするなど、さらなるスマート化を目指す計画だ。

    工場のスマート化やEMS構築を検討しているのであれば、是非実際に足を運んで参考にしてみて欲しい。

  • アドバンテック、照明やセンサなどを統合したコンパクトAIカメラ「ICAM-500」を発売

    アドバンテック、照明やセンサなどを統合したコンパクトAIカメラ「ICAM-500」を発売

    アドバンテック株式会社は、新しいエッジ産業用AIカメラ「ICAM-500」の発売を開始した。

    「ICAM-500」は、コンパクトな産業用カメラシステムの中に、NVIDIA Jetson Nano AIコンピューティングモジュールを搭載している。

    産業グレードのSONY IMX 296イメージセンサ、LED照明、可変焦点レンズ、画像データ取得およびAIコンピューティング機能を搭載している。

    これにより、画像データ取得とAI推論機能を同一システム内で統合し、IPカメラ、クラウド、AI推論システム間の距離によるレイテンシーを低減する。

    また、FPGAベースのトリガー入力、照明ストロボ出力、MIPIインターフェースを備えており、低レイテンシーかつ高帯域幅の画像データ取得を行うことが可能。これらの機能により、現場でのAI推論の効率向上、AI自動光学検査、AI光学文字認識、エッジでの物体認識などが可能となる。

    さらにICAM-500は、NVIDIA DeepStream SDKもサポートしており、AI開発者は、C/C++、Python、またはNVIDIAのローコードツールであるGraph Composerを使用して、ビジョンシステム内に展開することが可能だ。

    その他にも「ICAM-500」は、プログラマブル可変フォーカスレンズ、LED照明、SONY製産業用イメージセンサを搭載している。カメラの汎用設定、照明、1mの検査距離により、ほとんどのビジョンアプリケーションの要件を満たす事ができる。

    また、ICAM-500に内蔵されたボタンにより、スナップショットの撮影や機能のカスタマイズが可能。ユーザは「ICAM-500」を接続し、LANを使って制御するだけで、ビジョンシステムを実現することができる。

    なお、USBインターフェースを持っているため、Wi-Fiや5Gアプリケーション向けの通信モジュールのソリューションを柔軟に接続することが可能だ。

  • アドバンテック、NVIDIA Jetson各種に対応した産業用ベアボーンPC「EPC -R7200」を発売

    アドバンテック、NVIDIA Jetson各種に対応した産業用ベアボーンPC「EPC -R7200」を発売

    現在AIテクノロジーは、ロボット、医療、製造、物流、リテールなど様々な業界での導入が進んでいる。

    アドバンテック株式会社は、NVIDIA Jetsonの搭載が可能な産業用グレードベアボーンPC「EPC-R7200」を商品化した。

    同製品は、エッジAIデバイスにおける昨今のNVIDIA Jetsonプラットフォームの採用トレンドに対応するため、ユーザーのニーズによって、各種Jetsonモジュール(Xavier NX、TX2 NX、Nano)を搭載可能とし、I/Oインターフェイス基板も各種選択可能な超小型フットプリント(152x137x42mm)の産業グレードのベアボーンタイプPCを実現した。同製品によって、プロトタイピングや量産化への展開を迅速に行うことが期待できる。

    アドバンテック、NVIDIA Jetson各種に対応した産業用ベアボーンPC「EPC -R7200」を発売
    各種Jetsonモジュール(Xavier NX、TX2 NX、Nano)に対応

    また同製品には、現在NVIDIAより発売されている3種類のNVIDIA Jetsonモジュール(Xavier NX、TX2 NX、Nano)に対して、フォームファクタとI/Fピン配置で完全に互換性のあるキャリアボードが搭載されており、NVIDIAが販売しているJetson開発者キット(JetPack SDK)で動作する。JetPackは、Ubuntu LinuxオペレーティングシステムとCUDA-Xを搭載したJetson Linux Driver Package(L4T)で構成されている。

    これらのソフトウェアとの完全な互換性により、開発エンジニアはJetsonモジュールを開発者キットからEPC-R7200に直接換装し、ドライバのインストールや機能構成の設定なしにI/Oを利用する事が可能となる。このベアボーン機構によって、プロトタイピングからシステム統合および検証までの開発期間とリソースを短縮することができるという。

    アドバンテック、NVIDIA Jetson各種に対応した産業用ベアボーンPC「EPC -R7200」を発売
    EPC-R7200の筐体内部

    さらに、同製品は多様な環境での産業向けアプリケーションに対応するため、広い動作温度範囲(-40~85ºC)、ワイドレンジDC電源9~24V、および3.0Grmsの耐振動性をサポートしている。これは産業用途として設計された堅牢で高品質なアルミニウム筐体によって実現しており、最適な放熱性とESD保護機能を提供する。

    放熱性を実現する為のサーマルソリューションはモジュール式ヒートスプレッダとして設計されており、適用するJetsonモジュールに応じたサーマルソリューションを容易に実装することができる。

    画像推論を含むエッジAIアプリケーションは、高性能・高精度なカメラ入力が必要となる。同製品は、2つの2レーンMIPI-CSI2カメラ入力を2ポート備え、よりインテリジェントなビジョンシステムを実現する。また、最大4K解像度表示に対応するHDMI 2.0ポートx1、Dual GbE LAN、Dual USB 3.2 Gen1 x1、無線モジュール接続拡張用Dual M.2スロット(2230 Key E x1、3042Key B x1)を搭載している。

    加えて、I/Oのカスタマイズ性を高める為に、UIO40-Expressメカニカルデザイン機構を採用した。アプリケーションに応じたI/O拡張ボードを選択・構成する事ができる。

    開発エンジニアは、I/O拡張ボードを選択することにより、もう一つのM.2 2280キー MスロットにNVMe SSDを接続してストレージを増設したり、シリアルポート(RS-232、RS-485)や絶縁タイプDI/DO、USB2.0、4ポートGbE EthernetハブなどのI/Oを追加構成することが可能だ。

    また、アドバンテックのAIM-Linuxソフトウェアサービスでは、NVIDIA JetPack SDK 4.5.1用のUIO40-Expressペリフェラルドライバーを提供しており、追加のインテグレーション作業なしにスムーズにUIO40-ExpressのI/O拡張機能を実現することができる。

  • アドバンテック、リレー出力付きインテリジェントI/Oゲートウェイ「ADAM-6760」を発売

    アドバンテック、リレー出力付きインテリジェントI/Oゲートウェイ「ADAM-6760」を発売

    アドバンテック株式会社は、ADAM-6700インテリジェントI/Oゲートウェイシリーズにリレー出力を搭載した「ADAM-6760」を発売した。

    ADAM-6760は、リアルタイムLinuxを搭載し、デジタル入力8ch、リレー出力8chを備えたインテリジェントI/Oゲートウェイである。Node-Redのファンクションブロックに基本的な機能を備えており、グラフィカルプログラミングで簡単な制御、ロギング、ダッシュボードで見える化、アラーム、Modbus通信などを容易に行うことができる。

    ゲートウェイとしてI/Oの拡張は、リモートI/OのADAM-6000シリーズなどを接続して拡張することができる。IoTをスモールスタートから始めることもでき、さらなる拡張も容易に行える。

    また、ADAM-6700シリーズは、Node-Redのグラフィカルプログラミングを備えており標準搭載のファンクションブロックをつなぎ合わせるだけで、容易にプログラミングができるようになっている。Modbusの通信、トリガーによるデジタル出力やメール発信、演算、SDカードにデータロギング、ダッシュボードで可視化といったことを実現する。I/Oを拡張する場合は、リモートI/OのADAM-4000/6000を下位に追加してI/Oを拡張することもできる。
    アドバンテック、リレー出力付きインテリジェントI/Oゲートウェイ「ADAM-6760」を発売
    さらに、オプションのADAM-6700Eのワイヤレスモジュールをつかってデータ送信や、アラーム送信を行うことができる。ADAM-6700EはミニPCIeスロットを内部に備え、LTEモジュールかWi-Fiモジュールを挿入してワイヤレス通信を使用することができる。

  • アドバンテック、WISE-2410LoRaWANワイヤレス振動センサのオンプレミスパッケージを販売開始

    アドバンテック、WISE-2410LoRaWANワイヤレス振動センサのオンプレミスパッケージを販売開始

    アドバンテック株式会社が2020年より販売している「WISE-2410LoRaWANワイヤレス振動センサ」は、電池駆動でLoRaWAN長距離無線、振動測定ができる。これまで、簡単にオンプレミスで使えるようにして欲しいという要望が上がっていた。

    このほど、同センサをアドバンテックのWebAcess/SCADAソフトウェアを使ってオンプレミスで使うことができるLoRaWANオンプレミスパッケージの販売を開始した。

    WebAcess/SCADAソフトウェアはWebベースのSCADAソフトウェアだが、振動センサのデータの収集、グラフ化、閾値設定、アラーム送信、CSV出力に特化して、容易に使用できるパッケージになっている。外部ネットワークに接続せずに使うこともでき、ネットワークに接続している場合は他のPCからWebブラウザで確認することもできる。

    同センサは、LoRaWAN無線を使っていることで無線LANなどの無線通信より長距離の通信が可能になる。しかし、LoRaWANの基本構成がゲートウェイ、ネットワークサーバ、アプリケーションとなりプライベートのオンプレミス環境での利用が容易ではなかった。同パッケージではゲートウェイにネットワークサーバが内蔵しており、アプリケーションであるWebAcess/SCADAとの接続も簡単に行え、オンプレミス環境が容易に実現する。

    さらに、電池駆動(2年@15分間隔)で配線なく設置可能な上、JIS-B0906の機械振動の一般指針で定義されている速度RMSの基準の設定も可能だ。

    同パッケージにより、設備保全のため定期的に振動測定を行っている業務を自動化することができ、保全業務の効率化・省力化に貢献する。

    なお、同パッケージの標準価格は298,000円~となっており、2021年4月30日まで199,500円で購入することができる。

  • プレス工場でのIoTを活用した生産性改善

    プレス工場でのIoTを活用した生産性改善

    本記事は、アドバンテック株式会社の協力のもと制作しております。

    プレス工場においてIoTを活用し生産性を改善する方法を紹介する。

    プレス工場とは

    プレス工場とは、プレス加工を行う工場のことだ。材料をプレス機によってセットした金型の形状に曲げ加工やせん断を行う。

    プレス機には上下に分かれた金型がセットされ、金型の間に材料をセットし、材料を上下の金型で強い力で挟み込むことで材料を変形させる。

    金型の形状によって製品形状が決まり、段取り替えの際は、金型を交換することで対応している。

    プレス工場におけるポイント

    このようなプレス工場では、大きく2つのポイントがある。

    プレス機の生産性が作業員に依存する

    多くのプレス機は自動化されておらず、作業員1人が1台のプレス機を操作して作業を行う。

    手の挟み込みを防止する目的で、左右2つのスイッチを両手で押すことで稼働するようになっているため、プレス機が動作している間に別の作業をすることや、複数台のプレス機を1人の作業者が同時に動かすということが出来ない。

    そのため、プレス機の生産性は、そのプレス機を操作する作業者に依存する。生産性を改善するためには、設備よりも作業者の生産性を改善する必要がある。

    作業者の生産性を改善するためには、作業現場が、作業者にとって働きやすい環境であることが重要である。

    また、生産進捗を可視化する必要がある。プレス工場は、プレスを行う際の製品を撃ち抜く音が大きく、耳栓が必要な職場であることが多い。

    そのため、プレス機で作業者がそれぞれ作業を行っているとき、自分の担当分の生産の進捗はわかっても、横の作業者の進捗や生産現場での進捗を確認することは難しい。

    金型の管理が重要である

    プレス機において製品形状や仕上がりを決めるのは、金型である。金型に異常があると、製品に不具合が生じたり、生産停止しなければならなくなったりしてしまう。

    金型には、メンテナンス頻度や寿命が使用回数によって決まっていて、この回数を守り、メンテナンスや交換を行うことが不具合発生を防ぐためには必要である。

    金型の使用回数を管理するためには、その金型を使用しているプレス機のショット数を正しく管理する必要がある。しかし、段取り替えの際に金型を交換してしまうため、プレス機のショット回数と金型の使用回数は紐付かず、正しく管理していないと、どの金型が何回使ったものなのかということがわからなくなってしまう。

    IoTを活用した解決方法

    上記にあげたポイントに対し、IoTを活用し改善する方法を紹介する。

    作業者の生産性を改善するためには、職場環境と生産進捗の可視化を行う

    工場内に温湿度センサーや二酸化炭素濃度センサーを設置し、職場環境の可視化を行う。設備の稼働などの外的要因によって、設定値と実測値にどのくらい差があるのかを確認するだけでも、職場環境を向上させるきっかけになるだろう。

    また、それぞれのプレス機からデータを取得し、ある程度の固まりで生産進捗の可視化を行うことで、生産計画の変更や負荷の調整を行うことができる。また、こうした生産進捗の可視化は、作業者の士気を向上させるという効果もある。

    生産進捗を可視化するには、ショット数を測定する必要がある。プレス機はショット数がそのまま生産進捗に直結するからだ。

    プレス機には、ショットカウンターがついていることもあるが、その多くは確認しづらかったり、外部にデータを送ることが出来なかったりする。そこで、ドグをカウントするセンサーや下死点を検出する近接スイッチを設置し、プレスのショット数を測定する。

    金型の管理を行うためには、プレス機のショット数と金型の属性の紐付けを行う

    それぞれの金型に属性をもたせることで、生産実績との紐付けを行い、どの金型がいつ使われていたかを把握することができる。プレス機ごとのショット数と金型の使用時間という、2つのデータを組み合わせることで、金型がいつ何回使われたものなのかがわかるようになる。

    この取得したショット数の履歴を漏れずに管理するために、金型をePaperで管理するという方法がある。ePaperは、NFCを通じて、ショット数の履歴を書き換えて保存することができる。

    アドバンテック製品を使用した管理方法

    プレス工場でのアドバンテック製品を利用した管理方法
    プレス工場でのアドバンテック製品を利用した管理方法

    職場環境の可視化

    WISE-4210-S231を置くことで、現場の温湿度を無線で送信することができる。

    その他、現場環境に応じて、アンモニアやCO2濃度を測定するセンサーを設置することで現場環境を取得することができる。

    取得したデータは、設備の稼働状況を表示する画面に合わせて表示させることができる。

    生産進捗の可視化

    WebAccessを使用することで生産進捗を可視化する事ができる。

    しかし、得たい情報を画面にきれいに表示させるには、作画に関する知識が必要になる。

    アドバンテックのパートナー企業である日本ラッド株式会社が販売している「Konekti EX」を使用すると、標準として、工場全体の稼働状況、プレス単位のショット数表示、設備単位の負荷を表示させる事ができる。このようなパッケージソフトを使用することも簡単に可視化するためには重要である。

    表示させるアンドンとしての画面は、タッチ付き52インチ画面やパネルPC32インチ、タッチなし84インチなどのモニターを採用することも良いだろう。用途に応じて使い分けることが可能であり、大画面を使用することで、状況把握の他にも現場の士気向上にも貢献するだろう。

    金型の属性の紐付け

    アドバンテックでは、LEO−DシリーズというePaperを用いて金型を管理することを推奨している。バッテリーが不要で、NFCリーダーを使用することで、表示内容を更新することができる。

    ショット数のデータと連動させ、履歴を残すことで、適切なタイミングでメンテナンス時期を判断することができるようになるだろう。

    クラウドにデータをあげて、WISE-PaaS/APMと連動できれば、消耗時期を事前にアラート発報することが可能になる。

  • リアルタイムのデータを直感的に可視化する ーアドバンテック SaaS Composer

    リアルタイムのデータを直感的に可視化する ーアドバンテック SaaS Composer

    SaaS Composerは、アドバンテックが提供するデータ可視化のためのツールである。2Dや3Dの図にWebAccess/SCADAで取得したデータを紐付けることで、リアルタイムのデータを直感的に再現することができる。

    図の作成方法

    SaaS Composerで図を作成するためには、内部のSketchboardで作成するか、3DCADなどで作成したモデルを読み込むという方法がある。ここでは、内部のSketchboardでの図の作成方法を紹介する。

    SaaS Composerの要素を選択し、Sketchboardに貼り付けている。
    SaaS Composerの要素を選択し、Sketchboardに貼り付けている。

    SaaS Composerには、工場の建屋やオイルタンク、ファンなどといったような要素がデフォルトで100種類以上組み込まれており、この要素を組み合わせていくだけでも図を作成することができる。
    工場の建屋の要素とタイトルを設置した。
    工場の建屋の要素とタイトルを設置した。

    ここでは、工場の建屋別生産台数を表示させるために、工場建物の要素と、タイトルを表示させる要素を選択している。
    各要素に対して、どのタグと紐付けを行うかを設定する。
    各要素に対して、どのタグと紐付けを行うかを設定する。

    各要素は、スクリプトが書き込めるようになっており、どういった条件で動かすかを設定することができる。こうした要素に対して、WebAccess/SCADAで収集しているデータのタグ情報を紐付けることで、データに応じてアニメーションが動いたり、数値を表示させたりできるようになる。
    データと紐付けを行うことで、工場の建屋に対し生産台数を表示させることが出来た。
    データと紐付けを行うことで、工場の建屋に対し生産台数を表示させることが出来た。

    このように作成された図は、WISE-PaaS/Dashboard上に、1つのパネルとして表示させることができる。

    その他、具体的なアドバンテック製品に関する記事は以下にある。

  • ゴム工場でのIoTを活用した生産性改善 ーその2 加硫工程の生産設備をまとめて管理する

    ゴム工場でのIoTを活用した生産性改善 ーその2 加硫工程の生産設備をまとめて管理する

    本記事は、アドバンテック株式会社の協力のもと制作しております。

    その1で紹介したゴム工場、本稿では、タイヤ工場での加硫工程の課題と解決方法について紹介する。

    加硫工程のポイント

    加硫工程では、上流の成型工程である程度の形状が作られた状態の仕掛品に対し加工を行う。

    金属の型に入れて熱と圧力を掛けながら化学反応をさせることで、滑り止め用の溝などの最終形状を作り込み、弾性や強度といったような実運用に耐えられる特性を付与するための工程である。

    加硫工程では、大きく2つ気をつけるべきポイントがある。

    設備を複数台管理する必要がある

    加硫工程では、生産する製品の厚みや形状に応じて加硫条件が決まる。タイヤが大きくなるとその分加硫を行う時間は長くなる。大きなものだと、1日掛けて加硫を行うタイヤもあるという。

    工場では1日の計画生産数は決まっていて、生産計画を達成するために様々な工夫を行っている。

    例えば、3000本のタイヤを24時間で生産する必要がある時、単純計算で1時間で125本生産する必要がある。30秒で1本以上作るペースだ。

    しかし、加硫工程のように、1つの工程で時間がかかることがわかっている場合、設備を複数台設置し対応する必要がある。例えば、タイヤ1本が加硫工程を完了するのに1時間かかる場合、30秒に1本タイヤを作成していくためには、120台の加硫機が必要になる。

    こうした複数台の設備を同時に動かす場合、設備を動かすオペレーターや装置の保全状態を管理する担当者は、通常、1人で何台かの設備を担当している。そうすると各設備の稼働状態を一度に把握したいというニーズがあるが、老朽化した設備では、設備をコントロールするためのユーザーインターフェースは付いていても、リアルタイムの稼働管理ができていないケースがある。

    硫黄を使用する

    加硫工程では、加硫剤として硫黄を使用することが多い。硫黄を使用し化学反応をさせた結果、現場には硫化水素が発生する。

    硫化水素には、金属と反応し腐食させる特性がある。加硫工程で基板が腐食してしまうと、通電が起きてしまい基板が壊れてしまい設備が故障してしまうリスクがある。

    そのため、加硫工程で使用する機器は硫化水素対策を行っているものを選定する必要がある。

    ポイントへの対応方法

    では加硫工程のこのようなポイントにどの様に対応すべきだろうか。

    複数台設備の管理にはデータを収集し稼働を可視化する

    複数台の設備を一度に管理するためには、それぞれの設備からデータを収集し、稼働状況を可視化する必要がある。

    SCADAなどのソフトを使用しPLCからデータを取得したり、外付けのセンサーを設置しデータを収集したりするなど、稼働状況を可視化するために必要なデータを収集する。

    稼働状況を可視化する時によく使用されるのは、OEEを算出する方法だ。OEEは、設備総合効率と呼ばれ、可動率、性能稼働率、良品率というデータを掛け合わせることで算出できる。

    しかし、いきなりOEEを独自で算出することは難しい。BIツールやSRPなどを使用し、データを集めてきたら簡単に可視化できて確認できるようにすることも重要だ。

    ※SRPとは、アドバンテックが用意する現場に必要なソフトウェアが一体になったパッケージのことである。SRPを購入することで、設定済みのソフトウェアを利用してデータを可視化することができる。

    硫化水素対策がされた機器を使用する

    硫化水素から設備を守るためには、設備メーカーが硫化水素対策を行っている機器を使用する必要がある。

    一般的な硫化水素対策として、基板をエポキシ樹脂などでコーティングするという方法がある。コーティングを行うことで空気中の硫化水素と基板上の金属が反応しなくなる。

    アドバンテック製品を用いた加硫工程全体の管理方法

    複数の加硫機をWebAccessで管理する。
    複数の加硫機をWebAccessで管理する。現場にはコーディング対応PCを設置することで硫化水素対策も可能になる。

    WebAccess/SCADAを使用することで、設備の稼働を監視することができる。

    WebAccess/SCADAはPC上で利用することができる。従来のSCADA同様、PLCからのデータやセンサーのデータなどを収集することができる。また、収集したデータを保管し可視化ツールを使用して可視化するということも可能だ。

    WebAccess/SCADAを使用することで、多数ある加硫機を、数台を1セットとしてまとめて管理するということが可能である。現場にモニターとしても利用できるPCを設置し、そのPCでWebAccess/SCADAを使用できるようにすることで、複数台を1人で管理している担当者は、そのPCを見に行くことで一度に複数の設備の状態を見ることができる。

    また、WebAccess/SCADAは階層構造を設定することもできる。加硫機何台かごとにまとめられているデータから必要なデータだけを抽出し、ライン全体の稼働状況を監視することができる。

    現場にPCを設置するメリットは他にもある。不具合発生時に各加硫機を動かすラダープログラムを横並びに確認することや、PDF形式のマニュアルをPC上に表示させその場で確認しながら調整を行うことなど、PCであれば簡単に対応することができる。

    この時、このPCが硫化水素対策されている必要があるが、アドバンテックの製品にはコーティング対応PCがある。防塵防水が保証されており、更に要望することで、基板をエポキシ樹脂でコーティングを行う事ができる。

    WebAccess/SCADAで構築したデータはクラウド上で使用することもできる。この場合、WISE-PaaS/APMを使用することになる。WISE-PaaSにはOEEを可視化するSRPもあるため、データを収集したあと複雑な演算の設定などをする必要がない。

    WebAccess/SCADAに関する記事はこちらから。

  • ゴム工場でのIoTを活用した生産性改善 ーその1 工場全体を管理する

    ゴム工場でのIoTを活用した生産性改善 ーその1 工場全体を管理する

    本記事は、アドバンテック株式会社の協力のもと制作しております。

    工場で具体的に見える化を進めるにはどうしたら良いだろうか。ここではゴム工場でのIoTの導入方法を紹介する。

    ゴム工場の生産工程

    ゴム工場とは、その名の通り、自動車のタイヤや、医療品に用いられるようなゴム製品を作る工場だ。

    生産工程は大きく、

    • 混合工程
    • 押出工程
    • 成型工程
    • 加硫工程
    • 検査工程

    の5工程で出来ている。

    まず混合工程と呼ばれる工程で、ゴムの素となる原料を混ぜ合わせる。原料によって硬度や色合い、粘性などが変わってくる。混ぜられた原料は押出工程へと進み、押出機を通り、圧延される。

    圧延されたものは指定の大きさにカットされ、つなぎ合わされる。この工程を成型工程という。

    成型工程である程度の形ができたものを、金型に入れて、熱と圧力を掛けて最終形状を作り込んでいく。この工程を加硫工程という。加硫を行うことで一般的なゴムの性質を持つことができる。加硫工程では、膨らませながら圧力をかける。

    加硫工程のあとは、検査を行い出荷するという流れになる。検査は表面や模様に傷がないかを製品のすべての方向において確認する必要がある。

    タイヤ工場

    本稿ではゴム工場の例として、タイヤ工場を紹介する。タイヤ工場では、自動車のタイヤを筆頭に、様々な大きさのタイヤを作成している。

    成型工程では、圧延された材料を何枚も重ね合わせたり、サイドの部分にも貼り合わせたりすることで徐々にタイヤのような形を作る。この時点では、形はタイヤの様になっているが、まだゴムの性質を持っていない。加硫工程を通ることで、ゴムとしての特性と、タイヤの表面にあるような滑り止めの模様をつけることができる。

    大きなタイヤを生産する場合、1日掛かりで加硫を行う工程もある。

    検査工程では、タイヤ全周に対し、傷や破損がないかを確認する必要がある。角度1度につき1回検査を行っても360回検査を行うことになるが、1度ずつでも足りないため、数千回以上検査を行う必要がある。少しずつ回しながらカメラやセンサーで検査を行うため、こちらも非常に時間がかかる。

    タイヤ工場全体におけるポイント

    タイヤ工場全体におけるポイントは以下のようなものがある。

    設備が老朽化してきている

    多くのタイヤ工場は1970年代に建設されている。工場に設置する設備の多くは金額的に効果なものが多く、簡単に新規設備を導入できないため、設備の老朽化が進んでいる。老朽化した設備は故障や停止のリスクが高まっている。

    工場で設備が停止してしまうとその分製品を作ることができなくなってしまい、生産計画を満足できず需要を満足できなかったり、故障対応を行うことで不要な残業が発生し人件費が余計にかかってしまったりする。

    現場環境が管理されていない

    タイヤ工場では、加硫工程で硫黄を使用したり、高温でプレスを行ったりする関係上、現場環境が厳しい状態である。

    現場の作業員が安全に作業できるように、職場内の温湿度や二酸化炭素濃度の管理を行う必要がある。しかし、こうした現場環境が管理されていないことがある。

    AGVが連携できていない

    成型工程を完了した仕掛品は重く、人手で容易に運べるものではない。そのため、仕掛品を仕掛在庫置き場まで運ぶ、在庫置き場から加硫工程まで運ぶといったような搬送作業にはAGVが用いられる。

    このAGVが設備の稼働を妨げることなく搬送を行うことが重要であるが、正しく連携ができていない場合、設備や作業者が稼働している中をAGVが走行してしまい、生産を妨げてしまう可能性がある。

    ポイントへの対応方法

    こうしたポイントにどの様に対応すべきだろうか。

    老朽化した設備はセンサーを設置し予知保全を行う

    老朽化した設備の停止を防ぐためには、予知保全を行いリスクを低減させる必要がある。予知保全とは、設備の状態を監視することで不具合や故障を事前に予知し、最適なタイミングで保全活動を行うということだ。

    設備の予知保全を行うためには、何らかの方法で、設備の通常時と故障が近づいた時の違いを捉える必要がある。最新の設備には、設備の状態を検知するようなセンサーやモジュールが予め搭載されていることがあるが、古い設備には搭載されていないことが多い。その場合、外付けのセンサーなどを設置し、設備の状態を監視する必要がある。

    一例として、振動センサーを外付けで設置することで、通常時の設備の振動状態を監視する方法がある。どこかの部品が繰り返しの稼働によって故障が近づいた時に、振動状態に違いが現れるかを監視し、停止してしまうほどの故障が起きる前に部品を交換するという方法だ。

    現場環境は温湿度センサを設置し管理を行う

    現場環境を管理するためには、温湿度センサを設置する。

    アナログの温湿度計などが設置されていても、その状態を見て空調や換気を調整するのは人の感性によってしまう。それぞれ別の業務がある場合、おざなりになってしまうかもしれない。

    推奨する方法は、温湿度センサを設置し、取得した情報を直接クラウドに飛ばすことで一元管理するという方法だ。それぞれの場所の現場環境を可視化することで、管理が可能になる。

    AGVはPCで制御を行う

    AGVが各工程と連携するには、各工程の工程完了信号を受け取ったり、各AGVが工場内のどこを走っているかを監視したり様々な情報を基に最適な運行計画を立てる必要がある。

    また、安全面にも十分配慮し、音声信号を出したりドライブレコーダーのようにカメラで録画をしたりしながら走行することも求められる。

    これまでの国内のAGVはPLCで制御されているのが主流だった。しかし、PLCでは、音声信号を処理することやカメラのデータを保存することが出来ない。

    そこで、PLCではなくPCでAGVの制御を行うという方法を推奨する。PCで制御することで、カメラのデータの保存や音声合成、モーターの制御などをあわせて行うことができる。

    また、通信機能をPCに搭載することで、現場のサーバーやクラウドと通信することができるようになり、位置情報の共有やOTAでのプログラムの書き換えなども実施できるようになるだろう。

    アドバンテック製品での管理方法

    アドバンテック製品を使用したタイヤ工場の管理方法。データを無線で飛ばすことができるため配線工事の必要がない。
    アドバンテック製品を使用したタイヤ工場の管理方法。データを無線で飛ばすことができるため配線工事の必要がない。

    予知保全

    WISE-2410を設備に設置することで、振動データを測定することができる。データはLoRaWAN通信で無線通信され、ゲートウェイを通じてクラウドやサーバーに送ることができる。

    現場管理

    WISE-4210-S231を置くことで現場の温湿度を測定し無線でデータを送信することができる。

    AGV

    アドバンテックによるPCでのAGV制御

    アドバンテックのUNO-2484GというPCによって移動やカメラの制御を行う。各種センサーのデータやマニュアルハンドルはADAM-4051がIOモジュールとしてやり取りを行う。

  • 製造現場のデータを手軽に可視化 ーアドバンテック WISE-PaaS/Dashboard

    製造現場のデータを手軽に可視化 ーアドバンテック WISE-PaaS/Dashboard

    WISE-PaaS/Dashboard(以下、Dashboard)は、アドバンテックが提供している、データ分析と可視化のためのツールである。WebAccess/SCADAを使用し、様々な生産設備やセンサーから収集してきたデータを可視化するために用いられる。

    基本的な機能は、オープンソースのダッシュボードツールソフトウェアであるGrafanaの機能を有しており、ダッシュボードやパネルの作成を視覚的に行うことができる。

    ※Grafana:ログなどのデータを可視化するグラフィックツール(https://grafana.com/

    Dashboardの特徴

    Dashboardの特徴として、SCADAノードで取得したデータに特化しているという点がある。

    Grafanaは、データベース(以下、DB)に蓄積されたデータやログにリアルタイムにクエリを投げて表示を行うが、DBと連携し、様々な情報を可視化しようとすると、その分プロセスやメモリを使用することになる。

    Dashboardは、SCADAノードと連携し、SCADAノードで設定したタグ情報を取得している。最適化されたデータリソースを使用することで、通信量やプロセス量を抑えることができる。

    WebAccess/SCADAの利用シーンとして、工場内の設備からデータを収集し、生産状況等を可視化したいということを想定する場合、他のDBやERPなどとの連携を行うということは少ないだろう。

    より複雑な可視化や分析を行いたい場合は、設置やダッシュボードの構成をそのままクラウドにあげることで、WISE-PaaSの環境でDashboardを使用することもできる。クラウドで使用すると、様々なテンプレートを使用することが可能だ。

    Dashboardでできること

    Dashboardデモ画面
    Dashboardデモ画面

    Dashboardでできることとして大きく3つのアクションがある。

    SCADAノードで取得したデータを表示する

    SCADAノードでデバイスやタグの設定を行い、取得したデータを表示させることができる。

    データはパネルと呼ばれる部分にプロットされる。Dashboardにはデフォルトで20以上のパネルが用意されていて、用途に応じたパネルを選択することで、グラフやヒートマップ、テキストなどが表示できる。

    この時、ローカルで設定したSCADAノードの設定などの情報をウェブサーバーに反映し、SCADAノードとプロジェクトノードの間で情報に差異がない形にする必要がある。これは、WISE-PaaS/Dashboardが、他のSCADAにはない、完全ブラウザベースにしているからの特色である。

    一例として、グラフを表示させたい場合は、パネルの種類の中からグラフパネルを選択する。グラフにプロットするデータは、SCADAノードで設定したデバイスとタグの情報が連携していれば、DBに保存されているデータがグラフに横軸を時間軸としてプロットされていく。

    Dashboardデモ画面 SCADAノードで取得したデータを簡単にプロットすることができる
    Dashboardデモ画面 SCADAノードで取得したデータを簡単にプロットすることができる

    グラフのカラーを変更したり、テイストを変えることも可能である。

    Dashboard上で作成した数値やアクションをSCADAノードに送り返し、データソースを作り上げる

    装置から取得したデータは、整理されていない事がある。

    そうした時に、Dashboard上で、表計算的などの何らかの処理を行い、作成した数値をSCADAノードに送り返すということが可能である。

    このアクションを行うことで、データソースを整理し作り上げるということができる。

    こうした機能がないソフトウェアでも、担当者が細く設定を行うことで対応することは不可能ではないが、工場での生産現場において、数量や設定などが細かく変更することはよく起き、その度にソフトウェアの設定を変更するという方法は現実的ではない。

    Dashboardで入力したデータを基に設備やデバイスを操作する

    Dashboard上でアクションを設定し、パネル上のボタンを押すことで、SCADAノードに紐付けられている設備やデバイスの操作を行うことができる。

    例えば、Dashboardから緊急停止を行ったり自動操作から手動操作に切り替えたりということが可能だ。

    様々なシーンに応じた表現方法

    WebAccess Dashboardデモ画面
    WebAccess Dashboardデモ画面:鋳鍛造などでは、実際の温度によって見るデータが変わる

    稼働状況や鋳造・鍛造の場合、温度のバランスをマッピングで表現しなければならない。そういった場合や生データをそのまま出力する、デバイスに対して文言を付加したい場合にはデータをテキストボックスとして表示するなど、様々なシーンに応じた表現が可能だ。

    WebAccess Dashboardデモ画面
    WebAccess Dashboardデモ画面:閾値超えをしたときには、アラートを発砲する

    パネルの種類と表示できる内容の一例

    ここに記載していないパネルの表現方法に関しては、アドバンテックの技術文章を参照して欲しい。
    [su_table responsive=”yes”]

    パネル名 表示内容
    Graph Panel 折れ線グラフや曲線グラフを表示する

    Graph Panelイメージ
    Pie Chart Panel 円グラフと、各項目の割合を表示する

    Pie Chart Panelイメージ
    Monitor Panel 一度に関連する複数のデータ指標を表示する

    Monitor Panelイメージ
    Work Order Panel デバイスの画像と現在の稼働データを表示する

    Work Order Panelイメージ

    [/su_table]

    具体的なアドバンテック製品に関する記事は以下にある。