2019年8月2日

生産効率向上の取り組み -IoT編-

過去の記事で治具を使用した作業効率の向上でご紹介させていただきましたように、成光工業では生産効率向上のために様々な取り組みを行っております。

今回ご紹介するのは、IoTを用いた生産効率向上の取り組みです。

IoTとは?

様々なモノをインターネットに接続し、データを収集する技術のことです。

IoTで解決できる問題

製造業において、インターネットに繋がっていない設備がどのように稼働しているかということを知るためには作業員による目視等の確認が必要でした。
そのため、各設備の稼働状況等を確認するためには、人件費として監視のためのコストがかかります。
さらに、人が監視することによるヒューマンエラーも起こる場合があり、想定よりもコストがかかる可能性があります。

こうしたコストが嵩むとお客様に高品質な品物を低価格で継続的にお届けすることが難しくなってしまいます。

そこで近年注目されだしたのがIoTです。
モノをインターネットに接続し、リアルタイムにセンサデータの情報を集計用のサーバー等に送信し、稼働状況を「見える化」します。

必要に応じて、アラートを飛ばすことができ、監視コストの削減とヒューマンエラーによる損害を回避することができます。

さらにデータを集計して人に見やすい形でレポートを表示するなど、蓄積したデータを加工することによって新たな価値を創造することもできます。

成光工業の取り組み

成光工業でもIoTを用いて各設備のセンサデータを収集し、稼働状況をモニタリングするため、一部の設備でIoTを導入し始めています。

例えば、弊社の白河工場にはプレス機が何台も並べられておりますが、それぞれ一定の条件で稼働が中断される場合があります。

  • 稼働中に手を出した場合など、安全装置が作動した
  • 予定数の生産が完了した
  • 何らかの不良をセンサが検知した
  • , etc.

そうした場合に、作業員が気付かず、一定時間機械が止まったままになってしまうという問題がありました。
作業員には見回りの他にも様々な仕事があるため、見回りの間隔を短くするのは限界がありました。

これをIoTを用いて解決できないか、となったのは自然な流れだったと思います。

今回構築したIoTシステム

今回構築したIoT全体図

IoTシステムを設計する上で必要なのことは大きく分けて以下の2つです。

  • モノをインターネットにどうやって接続するか
  • データをインターネットに送信した後、データをどのように加工するか

今回は「モノとインターネットをどのようにつなぐか」に焦点を当ててご紹介いたします。

プレス機をネットワークに繋げる

成光工業が使用するプレス機には某メーカーのプレス機専用シーケンサが取り付けられており、細かいセンサーがたくさん接続されておりました。

しかし、そのシーケンサーからは停止信号のみ受け取れる仕様となっておりましたので、ひとまず停止信号のみを収集することとしました。

また、シーケンサーには直接ネットワークに接続できる機構がありませんでした。
そのため、まずはシーケンサーをマイコンに接続し、停止信号をマイコンが受け取ることができるようにした上で、マイコンをネットワークに接続できるようにしました。

マイコンを接続する際は、工場の広さを考慮してZigBeeという通信規格を選択したのですが、1度に送信できるデータサイズが小さめなので、通信速度が遅くなるかもしれないという懸念がありました。

しかし、実際試したところ、白河工場の端から端までの距離でも最大2秒程度の遅延ですんだので、問題ありませんでした ε-(´∀`*)ホッ

信号の受信と加工

IoTゲートウェイでは2個の処理を行うようにしました。

  • 送信用にデータに加工を行い、予め用意したクラウドサーバーにデータを送信
  • 館内放送に接続し、機械が止まったことを放送で通知

1個目の「予め用意したクラウドサーバーにデータを送信」については今回は詳しくは触れません。
クラウドサーバーにデータを蓄積するためのものとなります。

2個目の「館内放送に接続し、機械が止まったことを放送で通知」は、監視コストの削減に役立っています。

最初はSlackやチャットワーク等のチャットツールへの通知を考え実装までしたのですが、携帯端末を持ち歩いていない作業員もいるため、機械停止に気づくまではやはり時間がかかってしまっていました。

そのため、館内放送に接続し、エラーメッセージを自動で読み上げるようにしてみたところ、すぐに作業員が気づくことができるようになりました。

機械が停止すると、すぐに館内放送が流れるため、作業員がすぐに機械のもとに駆け寄ることができるようになり、わかりやすく生産効率の向上につながりました。

まとめ

成光工業ではコストを削減し、低価格で高品質な製品をお届けし続けることができるように、あらゆる角度から生産効率の向上施策を行っております。
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