稼働中の使い慣れた製造機器にポン付けで完了!

電流をモニタリングして工場稼働率を「かんたんに見える化」するソリューション

2018/4/24 CT Sensor Shield 2用に記事をアップデート

IoTソリューション導入の第一歩   工場稼働率の見える化
1番の課題は「現在稼働中の設備をどうするか?

ドイツの「Industry 4.0」、日本の製造現場もIoT時代突入!

日本の製造現場もIoT時代突入!電流モニタシステムのご紹介

「Industry 4.0」ドイツが推進する製造業の高度化を目指す戦略的プロジェクトであり、 工業、特に製造業をデジタル化する事により、全ての機器がインターネットによってつながり、ビッグデータを駆使しながら、機械同士が連携して動く事はもとより、機械と人とが連携して動くことにより、製造現場が最適化され、製造コストを大幅に削減することを主眼に置いた取り組みです。

IoT (Internet of Things、モノのインターネット)」の時代。
日本の製造の現場にもIoT活用への期待が高まっています。
遠隔地から設備や機械の稼働状況、設置環境、利用状況、故障状況などを監視するのに最適な仕組みです。

一般に、製造現場のIoT導入には3つのフェーズがあると考えられています。

IoT導入への3フェーズ、電流モニタにより稼動状況の可視化
  1. 見える化 (Monitoring)
    • 製造機器から収集したデータ (ビッグデータ) を統計的手法により分析し、数値やグラフによって傾向や状態を視覚化します。
  2. 制御 (Control)
    • 「見える化」によって得られた分析結果をもとに、より効率的な動作をするように製造機器の制御を行います。
  3. 自動化 (Automation)
    • 「制御」を自動化し、効率化をシステム自身が自律的に行います。

製造現場へのIoT導入の第1フェーズ、製造機器の稼働状況を「見える化」すれば、工場内である機械だけ作業が詰まり、ほかの機械の遊休時間が長いと分かれば、作業を平準化するようなフローを導入することで「生産性の向上」ができます。また、作業の混み具合を営業の人間がクラウド経由で確認できれば、状況に応じた納期や値引きなどをクライアントに提案できるのではないでしょうか。

製造現場「見える化」導入のハードル

IoT 工場内の「見える化」を導入したいが・・・

製造現場にも非常に有益な「見える化」、最新の製造機器にはインターネット接続機能がすでに備わっていたり、現状の製造機器にオプション機能として追加できますが、いづれも導入には結構なコスト負担が必要です。

最新の製造機器を導入ともなれば、機器自体のオペレーションを再習得する時間も必要になります。
しかも、機器入れ換えなどの大がかりな設置には製造ラインを止める、設備不稼働時間が出来てしまい、手軽には導入できないハードルの高さがあります。

既存の工作機械に取り付けるだけ
稼働状況を見える化するソリューションを実現!!

Lazurite 工作機械 稼働率モニタリングシステム IoT

「工作機械 稼働率モニタリングシステム」の4つの便利な特長

1. 生産稼働中の工作機械にもラクラク取り付け!
工作機械が動作している状況下でも、取り付けることが出来るクランプ型電流センサを使用して「見える化」を実現。
モータに電流が流れているときは工作機械が稼働しており、電流が流れていないと停止と判断することで、「工作機械の稼働状況を見える化」しています。
Lazurite CTSensorShield2 モニタリング クランプ型 電流センサ
2. エネルギーハーベスティング (環境発電技術) に対応!
クランプ型電流センサが出力する電流を蓄電しながら動くエネルギーハーベスティングに対応。
装置が動作している状況なら電池を消費しないで動き続けることが出来ます。
※ エネルギーハーベスティング技術とは、周りの環境から微小なエネルギーを収穫 (ハーベスト) して、電力に変換する技術。別名 : 環境発電技術。
Lazurite CTSensorShield2 エネルギーハーベスティング
3. 屋外で100m届く 920MHz無線搭載!
よく飛ぶ920MHz無線で広範囲にデータを取得。
工場などの見通しが悪い環境でも100m程度は通信可能であり、そのエリア内なら一つのゲートウェイで複数台の稼働状況を取得することが出来ます。
Lazurite CTSensorShield2 920MHz 無線 広範囲
4. 直観的でわかりやすい モニタリング画面!
モニタリング画面では、装置稼働に特化した直観的でわかりやすいユーザインタフェースを採用することにより、複数台の計測でも、工作機械の状況を素早く理解することが出来ます。モニタリング用デバイスは、WEBブラウザさえインストールしていれば、PC・タブレット・スマートフォンなどをデバイスを選びません。
Lazurite CTSensorShield2 モニタリング画面 見やすい

工作機械の稼働率モニタリングシステムを構成する
4つのシステムと役割

1. 電流計測ユニット
「Lazurite 920J」の低消費電流7µA (待機時) の特長を活かしCTセンサが出力する誘導電流を蓄電し、その電力を再利用して電流計測と無線送信をすることができるため、装置が稼働していれば半永久的に電流の計測ができます。装置が10分以上停止したときのためのバックアップ電池 (CR2032) も本シールド基板に搭載できるため、装置に取り付けるだけで長時間、稼働状態を把握することができます。
電流計測ユニットは、次の部品で構成されています。
CT (Current Transformer) センサ
主軸モーターの電流によって発生する磁界を電流に変換。
Lazurite用 CT Sensor Shield 2
CTセンサが出力する電流を実効値に変換するとともに、電流を計測しない時には内蔵コンデンサに電力を蓄電します。
Lazurite920J
CTセンサシールドから取得した電流値を920MHz無線でゲートウェイに送信します。
Lazurite CTSensorShield2 電流計測ユニット
2. ゲートウェイ
電流計測ユニットが送信する信号から稼働率を計算し、SORACOM社の3G回線を使用することで安全に稼働状況をクラウドサーバに送信します。
Lazurite CTSensorShield2 安全に稼働状況をクラウドサーバーに送信
3. クラウドサーバ
AWS (アマゾン・ウェブ・サービス) 上に構成されたIoTシステムに、ゲートウェイから送信されたデータを保存します。
Lazurite CTSensorShield2 クラウドサーバ AWS
4. PCやタブレットPC、スマホ等の表示端末
AWS (アマゾン・ウェブ・サービス) 上に保存されたデータを見やすく加工した状態で表示します。
PC・タブレット・スマートフォン等のWEBブラウザに稼働状況を出力します。ビジュアライズ化されたユーザインタフェースによって、社内 / 外出先問わず即座に装置の稼働状況を把握できます。
※ Javascriptが有効になっている事、 Google Chrome / firefox 推奨
Lazurite CTSensorShield2 稼働状況をビジュアライズ化 PC タブレット スマートフォン

電流モニタリングシステムに使用した部品

電流モニタシステム構成部品 : Lazurite用 CTセンサシールド CT Sensor Shield 2
Lazurite用 CT Sensor Shield 2
電流モニタシステム構成部品 : CTセンサ,CT Sensor
CTセンサ
(Current Transformer)
電流モニタシステム構成部品 : SORACOM
IoT/M2M向け ワイヤレス通信
プラットフォーム
電流モニタシステム構成部品 : アマゾン ウェブ サービス (AWS)
クラウドサーバー
アマゾン ウェブ サービス
(AWS)
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