「5G（5th Generation）」は、大容量のデータを高速かつ超低遅延で次世代の無線通信技術です。5G通信技術の工場への導入によって、リアルタイムでの生産データ処理や多数の設備の同時自動制御など、ファクトリーオートメーション技術が飛躍的に高まるとされています。

今回は、5G導入による工場自動化のメリットや製造ラインに適用できる具体的な技術、また、オートメーション化による効果額、企業の具体的な実証実験の取り組み事例について紹介します。

もし、5G導入による工場自動化のコンサルティングを受けて、

• 省力化、省人化してコストダウンしたい
• 生産性アップして売上を上げたい
• 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
• どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽にFAプロダクツまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

１．5G導入で工場にはどのようなメリットがあるのか

「5G」は、4Gの次世代無線通信規格にあたり、2020年から本格運用が始まるとされています。「5G」は、工場やプラントへのさらなるIoT導入による「スマートファクトリー化」を推進させる技術です。ここでは、「5G」技術の特徴や工場での活用によるメリットを紹介します。

（1）超高速大容量データ通信

5Gの最大の特徴は、扱えるデータ量が飛躍的に高まることです。4Gのダウンロード速度は最大1Gbpsですが、5Gは実に10から20倍のデータ処理が可能になるため、これまで処理限界でIoT化が進められなかったような箇所にも、センサなどの導入を進めることができます。

（2）超低遅延処理

5Gの次の特徴は、超低遅延でデータの授受ができるということです。情報の伝達遅延がほぼ無くなれば、産業用ロボットや工作機械などの設備をリモートで稼働させるのはもちろん、生産管理に用いるセンサからの情報もリアルタイムに近い速度で処理できるようになります。

（3）多数同時接続

データ処理容量がこれまでよりも多くなり、さらに遅延が少なくなったとても、接続数が限定されるようでは、結局データを別々に処理しなければならず、人の負荷は変わりません。

しかし、5Gの場合は多数同時にネット接続が可能になるため、設備同士のネットワーク化がさらに拡大し、これまでよりも多地点のデータを同時処理できるようになります。

２．5Gによって工場の製造現場はどう変わるのか？

製造現場での自動化が以前よりは進んでいるとはいえ、どうしても人の手が必要な部分も残されており、時にはヒューマンエラーによる生産や品質保証のトラブルが発生することもあります。

「5G」の大容量データを低遅延で多数接続できるという特徴によって工場の自動化が進むことで、製造現場は具体的にどのように変わっていくのでしょうか。

（1）生産能力の向上：生産設備の自動化とリアルタイム制御

IoT化によって工場の管理運営の自動化が進んでいるとも言われていますが、製造する物によっては自動化が進んでいないものもあります。中には、データ処理容量が足りないために自動化できない設備もあり、5Gによるデータ転送量の大容量化や低遅延化が進めば、産業用ロボットなどの遅延が許されない設備の自動化も可能となるでしょう。

また、原料乾燥工程や乾燥工程などがあるような製造ラインでは、製造条件書を確認しながら手動入力でマシン制御設定を行い、生産条件マージン内で都度条件調整を行うこともあります。

人による設定や制御が行われる以上、どうしてもヒューマンエラーは発生します。しかし、スマートファクトリー化によって、製造条件入力はもちろんライン組み替えなどまで自動化できれば、エラーの削減によって歩留りの向上が期待できます。

（2）製造データ管理力の向上：ビッグデータ活用によるデータ処理

近年は工場におけるビッグデータ活用も進んでおり、製造条件などの解析力はかなり向上していますが、データ転送容量制限もあるため、設置できるセンサ量にも限りがあります。

製造現場で働く生産技術者にとって最も厄介なのが、製品異常起因となっている箇所のデータを抽出して分析することです。生産データの抽出には、どうしても現場に行かなければならないことも多く、データ収集・処理時間が長くなるほど歩留りは悪化していきます。

しかし、5G導入によってセンシング技術がさらに向上すれば、工場内はもちろん、テレワーク先の自宅でも製造状況をリアルタイムで把握できるようになる可能性もあります。

製造現場では、オペレーターや技術者だけでなく、上位管理者への確認が必要なトラブルも起こりえます。異常検知を素早くかつ多地点で確認できれば、生産判断も素早く下すことができ、生産ロスを減らすこともできるでしょう。

（3）品質保証の向上：インライン製品検査の拡充

製造業において、最も重要なのが品質保証です。ここで異常があれば、製品は出荷止めになりますし、もしも流出してしまった場合には、返品や再生産といった対応に追われるだけでなく、企業の信頼性低下という事態にも陥りかねません。

品質保証には、製品としての性能を担保するための物性検査と、異物混入や欠陥部分の検査が主に行われていますが、これらは製品が完成した後に行われる項目が多いのが実情です。

しかし、5Gの特徴である多地点接続が可能になれば、インラインでの製品検査箇所の増築も可能になり、最終検査との相関関係がわかれば、品質保証の作業効率も向上します。また、検査結果をリアルタイムに生産条件へフィードバックできれば、製品の歩留り低下を防ぐことも可能になるでしょう。

３．5Gによる工場自動化によって見込める効果額

総務省では、「ローカル5G導入に向けたガイドライン」が策定されており、5G導入による工場の自動化などによって、製造業にどのような経済効果があるかの試算も行っています（「５Ｇの利活用分野の考え方」）。

総務省の試算結果によると、各分野でトータル13.4兆円ほどの経済効果が予測されており、その内訳は以下のようになっています。

（1）オペレーション最適化：7.5兆円

5Gの工場自動化で、最も効果が見込めるのは「オペレーション最適化」です。自動運転などによる生産能力の向上はもちろん、インラインでの製品検査能力が数・質ともに向上すれば、異常のフィードバック速度も上がって歩留りの向上につながります。

効果額の試算結果からも、5G技術は、製造ライン管理や品質検査などへ優先的に導入した方が効果的であると捉えることができます。

（2）在庫効率化：1.2兆円

生産品の在庫管理をRFIDなどによって管理して、自動搬送車（AGV）で運搬を行なっていても、実際の出庫にはフォークリフトなどで人が運搬する場合が多く、製品の出庫後の在庫数を人が目視確認した上でデータの入力まで行う場合もあります。

5G導入によってこれらの在庫管理業務が完全リモート化できれば、適切な在庫を確保することができるのはもちろん、工場での棚卸し業務への負荷も削減できるでしょう。

（3）メンテナンスによる人件費効率化：4.7兆円

製造設備のメンテナンスには、どうしても保守管理担当者の巡回・定期チェックが必要な箇所もあります。また、設備エラーが発生した場合にも、発生箇所の絞り込みに人数と時間を要することがあります。

5Gによる工場自動化によってセンサーの設置数を増やせれば、設備のリモート監視によってこれらの人件費を削減できる可能性が高まるのです。

4．日本国内企業の5G活用動向

日本国内企業も、「5G」の導入に向けた実証実験を開始しています。企業単体や通信業と製造業の協力による取り組みもあれば、産学連携で取り組みを行なっているケースもあります。

（1）ファナック、日立製作所、NTTドコモの連携

2019年9月2日に、5G導入による工場自動化などの共同検討を3社間で行うことが発表されています。

ファナックは産業機器メーカーとして有名であり、産業用ロボットやセンサーなどの自動化の検証をメインに行い、日立製作所では制御ネットワークの高度化やリモート保守システムなどへの5G適用検証を行います。

それぞれの企業で別々の5G適用検証を行なって双方の検証結果を共有することで、他社に比べて効率的に5Gによる工場自動化を行うことができるでしょう。

（2）国際電気通信基礎技術研究所、KDDI、デンソー、九州工業大学の連携

2019年1月29日のKDDIのリリース情報によると、4組織による5Gの工業用実証実験では、主に産業用ロボットのリアルタイム自動制御の実証実験を目的としています。

製造の工程切り替えの際には、どうしてもラインの組み替えなどによってロスが発生しますが、5Gの導入によるファクトリーオートメーション化によって、工場内のレイアウト自由化が可能となり、生産効率を高めることができるとのことです。

5．ローカル5Gから優先的に工場に適用

次世代無線通信規格にあたる「5G」の導入は近く、まずは工場内などの限定領域で利用する「ローカル5G」が優先的に適用される予定です。

5G技術による通信能力の向上によって、工場でこれまで自動化できなかった箇所もオートメーション化され、スマートファクトリーの実現が見えてきています。

5G導入による向上自動化の経済効果は13.4兆円とも言われていまが、工場においては設備導入の予算が限られていることも事実です。5G技術の効果検証を行なった上で、優先的に導入する箇所の選定も怠ってはならないでしょう。

6．工場の自動化におすすめのメーカー・ロボットシステムインテグレータ3選

①株式会社FAプロダクツ

【特徴】
FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

• 産業用ロボット
• 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
• 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
• 治具の設計・製作

【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）

②ファナック株式会社

【特徴】

• FA事業、ロボマシン事業、IoTプラットフォーム事業の三本柱
• 製造の自働化と効率化を推進し、国内外の製造業発展に貢献
• より少ない部品で、商品の信頼性を高め、低いコストでつくる
• 全世界をカバーするサービスネットワーク
• 高度に自働化された工場で製品を生産

【所在地】
山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地
TEL.0555-84-5555

③川崎重工業株式会社

【特徴】

• 1969年に国産初の産業用ロボット生産を開始
• 高品質、高性能のロボット及び付加価値の高いソリューションを世界中に提供
• 産業用ロボットメーカーのパイオニアとして様々な産業にカワサキロボットを供給
• 多彩なサイズの汎用ロボット、スカラロボット、塗装ロボット、溶接ロボットなどさまざまな種類のロボットをラインナップ

【所在地】
東京都港区海岸1丁目14-5
03-3435-2111

7．5Gによる工場自動化システム導入に関するご相談はFAプロダクツへ

5Gを導入して工場の自動化を進めるには、設備や通信装置などのハード面や制御ネットワークの構築はもちろん、制御システムなどのソフト面まで含めた設計が必要となります。

5Gを活用した工場自動化についてのご相談は、FAプロダクツにお問い合わせください。貴社工場の状況に合わせて、豊富な知見をもとに最適なソリューションを提供します。

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