情報通信研究機構(NICT)は3月16日、トヨタ自動車とともに、工場の無線通信安定化を目的としてNICTが策定した評価方法「製造現場をガッカリさせない無線評価虎の巻(以下、虎の巻)」の有効性を確認するために、トヨタ自動車高岡工場の部品搬送工程において実証実験を行い、虎の巻の有効性を確認したと発表した。
役割分担は、実験システムの構築と実験の実施およびデータ分析をNICTが、実験環境の整備および実験実施の支援をトヨタが担当した。
工場の部品搬送工程では、搬送機器の導入が進んでいるが、同じエリア内に複数の独立した無線システムが混在するため、無線干渉により、通信が不安定化するという問題が生じている。また、金属体などの遮蔽物が多い場所では、人やモノが移動することで無線環境のダイナミックな変化によるトラブル事例も報告されている。現場に必要とされるスペックを満たす無線システムを導入しても、実際には建物内の環境次第で機能を十分に発揮できないことがある。それに加え、その原因を特定するために手間がかかることも課題となっているという。
こうした背景を踏まえ、NICTのフレキシブル・ファクトリー・プロジェクトによって、製造現場に無線システムを導入する際に無線環境の課題を把握するために2021年6月に策定されたのが、「製造現場をガッカリさせない無線評価虎の巻」だという。
そして今回、トヨタ自動車高岡工場の部品搬送工程における搬送機器を自動運転化するために導入予定の無線システムに関して、虎の巻を用いた「情報収集・処理・制御」からなる評価実験が行われたという。
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(上)製造現場の物流エリア。(下)搬送機器と計測システム (出所:NICT Webサイト)
評価として、搬送機器に計測システムを設置して無線の状態が計測され、(1)搬送機器と工場内のアクセスポイント間の電波到達距離や受信信号強度、(2)通信遅延と通信のパケットロス数の把握が行われた。その結果、「無線システムが現場で必要なスペックを下回っていること」と、その原因が「適切なアクセスポイントにつながらないことによるパケットロスや通信遅延にあること」が判明。これを受けて、導入予定の搬送機器と工場内のアクセスポイントとの間の通信に関して、搬送機器から遠いアクセスポイントの除外(処理)と電波が強まったり弱まったりする状況下で通信の自動切替え(制御)が行われ、虎の巻に沿って、無線システムが不安定化する要素を1つずつ排除し、無線通信を安定化することに成功。虎の巻の有効性が確認されたとしている。
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グラフの縦左軸は往復遅延時間(ミリ秒)、縦右軸はパケットロス数、横軸は時間。今回の実証実験では通信安定性の指標として遅延時間が採用され、遅延やパケットロス数の評価が行われた。(左)搬送機器から遠いアクセスポイントの除外と、電波の強弱が変動する状況下で通信の自動切替えを実施する前の性能。往復遅延時間が大きく変動し、期待される1秒を時折超えている。(右)実施後の性能。変動が小さくなり1秒以内を満たしている (出所:NICT Webサイト)
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走行経路上で電波がもっとも強く見えるアクセスポイント。X、Yは距離(m)、赤い点はアクセスポイント、線色は受信信号強度の強さ、青い線は搬送機器の走行ルートが表されている (出所:NICT Webサイト)
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実験で用いられた評価指標 (出所:NICT Webサイト)
研究チームでは今後、虎の巻を活用することで、無線システム導入を検討しているさまざまな現場での「無線システムの本格導入までの検証ステップ」の短縮が期待できるとしているほか、NICTでは今後も、デジタルトランスフォーメーション実現のため多種多様な無線システムの導入を検討する現場で、専門家がいなくても、無線環境の把握やシステムの安定運用ができるような可視化技術や評価・実証などの研究開発を進めていくとしている。また、NICTとトヨタは協力関係を継続させ、搬送自動化のための無線通信の安定化に共同で取り組んでいく予定としている。
