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5Gが導くスマート工場─三菱重工工作機械が無人搬送車制御や作業員遠隔支援などを検証

2021年4月23日(金)IT Leaders編集部

三菱重工工作機械(本社:滋賀県栗東市)は、栗東工場において工場内の無線化に向けたローカル5Gの実証実験を行った。2021年1~2月の1カ月の期間、NEC、NTTドコモ、サンリツオートメイション、構造計画研究所と共に実施した。総務省の令和2(2020)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」を受託したもの。NECが同年4月22日に発表した。

 三菱重工工作機械は、栗東工場内の無線化に向けたローカル5Gの実証実験を行った。(1)変種変量生産に資する制御系ネットワークの無線化、(2)無軌道型AGV(無人搬送車)の遠隔制御、(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の3つについて、5Gの導入効果および実装に向けた機能面、運用面の検証を行った。

 今回の実証実験は、総務省の令和2(2020)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」を受託したもの。NEC、NTTドコモ、サンリツオートメイション、構造計画研究所がプロジェクトに参画した。

 NECによると、「工場は金属の製造設備があることから電波が遮蔽されるケースがあり、大型クレーンやフォークリフトなどの可動設備があることから、電波の受信強度に変化が生じてしまう。これらの要素から、無線通信には困難な環境である」という。

 こうした環境下、三菱重工工作機械の栗東工場において、ローカル5Gによって効果が得られる3つのシステムを想定し、それぞれについて導入効果を検証。さらに、実装に向けた機能面および運用面の課題を検証した。この結果、5Gの有効性が確認でき、工場の無線化に必要な知見が得られた。

工場内制御ネットワークの無線化、無人搬送車の遠隔制御

 (1)工場内制御ネットワークの無線化では、産業用EthernetであるEthernet/IPとCC-Link IEを対象に、5Gを利用して通信状況を評価した。産業用Ethernetに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秒未満に抑えられることと、長時間の安定した通信が可能であることを検証した(写真1)。

写真1:制御系ネットワークの5G無線評価機器(出典:NEC)
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 (2)無軌道型AGVの遠隔制御では、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た。高精細画像伝送を想定し、通信速度が常時10Mbit/s以上となる通信と、AGVの制御信号の通信が、いずれも途切れることなく同時に行えることを確認した(写真2)。

写真2:工場内に設置した基地局用無線ユニット(左)と無軌道型AGV(無人搬送車)(出典:NEC)
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 また、無軌道型AGVに搭載した監視カメラを使って遠隔監視しながら、ロボットコントローラを用いて制御を実施した。これにより、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た。

 「5Gは、無線LANと比べて通信エリアが広い一方で、工場では遮蔽などの影響で、5G通信エリア端で電波が届きにくいことがある」(同社)という。これを解決するため、無線LAN装置を追加で設置して、通信エリアを拡張した。NECのネットワーク仮想化技術を利用し、状況に合わせて通信経路(無線LAN)に無瞬断で切り替える仕組みとした。制御を止めずに運用できることを確認した。

●Next:5Gの映像伝送で現場作業員を支援、動的な電波マップの生成も

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