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Factory Automation

 
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データ収集・活用を簡単に実現するFAセンサ MELSENSOR

スマート工場のはじめかた 2

不良品ゼロの実現も夢じゃない
次世代のものづくり。
そのためには、現場に有用なフィードバックをもたらす、
質の高いビッグデータ収集が必要不可欠

大量のデータを収集・分析して有用な情報を見つけ出す「ビッグデータ」が注目されるようになって久しい。ものづくりの分野でも、製品の設計データや生産機器の稼働データ、エネルギー消費データなどをできる限り集め、そこから得た情報を生産現場へフィードバックして改善を重ねることで、不良品ゼロのスマート工場を実現したいと考える企業は少なくないはずだ。

製造業のビッグデータの活用法は一律ではない。製品やその製造工程、データの使用目的などによって使い方はそれぞれ異なり、得られる効果も変わってくる。そうしたなか、最も期待されているのは「品質改善」にデータを活かすことのようだ。「日経ものづくり」誌が2013年に行った調査によると、「製造業版ビッグデータの活用でどのような効果を期待するか」との問いに対し、最も多かった回答は「製造品質を高められる」というもの。ビッグデータが注目され始めた当時から「ビッグデータは品質改善に効果的」と見ている企業が多かったのである。

出典:日経BP社『日経ものづくり2013年10月号』

そんなビッグデータ活用による品質改善の鍵を握っているのが、製品にもっとも近い場所でデータを収集する「FAセンサ」だ。外観検査によるワーク(製作物)の合否判定をはじめ、センシングしたデータから今後起こり得る不具合を予知したり、他の情報と照合して新たな品質管理に活かしたりすることは、高性能なセンサがあって初めて実現する。

また、高性能センサによる外観検査は、検査工程の自動化・省力化にもつながる。人間が手作業で行う場合、抜き取り検査にならざるを得ず、不良品が流れてしまうことを完全に防ぐことはできない。その点、センサを活用すれば作業者のマンパワーに依存することはなくなり、徹底した品質管理につながる全数検査が可能となる。

検査工程でのこうした確実な品質管理を実現するには、センサに求められる条件が2つある。1つは、精密で高速な検査に耐えうる高い測定性能を持つこと。人間が触感でやっと分かるレベル以上の凹凸を、タクトに影響を与えない速度で検出できなくては、外観検査として役に立たないからだ。もう1つはFA機器など上位のシステムとの親和性だ。センサはFAシステムの中に組み込まれた上でトレーサビリティや予防保全などを実現するため、たとえセンサ単体が高機能でも、システムとしてうまく機能しなければ意味がない。その両方の条件を満たすのが、三菱電機のFAセンサ「MELSENSOR」レーザ変位センサMH11である。

大切なのは、質の高いデータ収集を可能にするセンサの精度!

MELSENSORは三菱電機が展開するFAセンサブランド。今回ラインアップされたレーザ変位センサMH11は、ワークの表面にレーザ光をあてて表面との距離を測り、その変化から形状を検出する。表面の異常をセンサで見つけ出すことで、異常なワークが次工程に流れることを防ぎ、品質改善に生かすことができる。

MH11は、センサヘッドとコントローラから成る。センサで検出した情報をコントローラで演算して結果を出力するため、高精度かつ高速なセンシングができるのが特長だ。実際、同センサの最小分解能は0.01μm、サンプリング周期は10μ秒という、いずれも業界最高クラスのものをラインアップしている。ワークの表面を毎秒10万回スキャンし、10万分の1mm単位の凹凸を検出できるため、外観検査に適用できるのである。さらに46種類ものセンサヘッドがあり、測定距離や範囲などに応じて選択肢が幅広い点も、さまざまな外観検査に適用しやすい理由の一つと言えるだろう。

実際の用途としては、プリント基板上に配置されたチップ部品の高さや、接着剤の塗布の高さ、ガラス基板の厚み、自動車のボディ表面の組立精度の測定などが挙げられる。さらに、樹脂やゴムなどの薄い素材に対してのコンバーティング分野にも適用可能だ。

※2016年12月5日時点 三菱電機株式会社調べ

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FA機器との高い親和性が、トレーサビリティ環境の構築を容易にする!

もっともセンサ自体が高精度・高速であっても、実際に検査を行うのはセンサを組み込んだシステムであるため、システム全体として扱いやすいものでなくてはならない。感覚器だけが優れていても、頭脳や筋肉との連携がとれなければ意味がないのだ。MH11は、業界トップクラスのシェアを誇るシーケンサをはじめとした三菱FA製品との親和性が高く、システムの「見える化」や保守性などの面で優れた性能を発揮できる点も特長だ。

たとえば、Ethernetベースの産業用フィールドネットワーク「CC-Link IEフィールドネットワークBasic」のインタフェース機能。通常、センサを生産現場のネットワークにつなぐ場合、通信用プログラムの開発が必要となるが、MH11はこうした作業なしにすぐに接続できる。接続は一般的なEthernetケーブル一本で可能なため、省配線化とともに、入出力機器を省くことによるコスト削減効果も望める。

※イーサネット、Ethernetは富士ゼロックス株式会社の登録商標です。

センサの数が多くなると煩雑になるパラメータ管理などに対しては、三菱電機FA製品が提供する三菱センサソリューション「iQSS」が役に立つ。iQSSはOne Toolでセンサの設定・メンテナンスなどを容易に実現するソリューションで、センサの簡単立上げ・簡単チューニング・簡単ロギング等を実現する。個々のエンジニアリングツールを使う必要がなくなるため、開発・管理や技術者教育の負担を軽減できる。もちろんMH11もiQSSに対応しており、同様のメリットがある。

※iQSS:iQ Sensor Solution シーケンサ・HMI・エンジニアリングツールと各種センサとの連携を強化したソリューション

表示器をセンサのコントローラに直結できる点も、FA機器との親和性を象徴する機能だ。センサの設定を変更する場合、一般的にはPCを生産現場に持ち込み、センサの情報を取得しなくてはならない。だがそうした使い方は、現場でPCをつなぐ手間に加え、PCを介して外からウイルスが入る危険性などセキュリティ面でもリスクがある。MH11は、PCの代わりに表示器でセンサの情報を書き換えることが可能だ。

そしてMH11と三菱FA機器の高い親和性は、トレーサビリティや予防保全のスムーズな実現を可能にする。いずれもシステムの情報収集を担うセンサとシステムの制御や統制を担うシーケンサや各種FA機器などがシームレスに連携しなければ成り立たない機能だからだ。センサや機器の個々の設定に煩わされることなく、一つのシステムとして融合させることができて初めて、トレーサビリティ確保による品質向上や予防保全による計画的なメンテナンスが実現する。

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「高精度測定」と「FA機器との高い親和性」がもたらす、
最大のメリット。

物理的な環境をデジタルの情報に置き換えるセンサは、IoTの進展とともに生活のさまざまなシーンで活用されるようになった。生産現場で使われるセンサも、高機能化や種類の拡大を背景に数を増やしているが、スマート工場という次世代のものづくりを目指す中では、純粋なオンオフ情報だけの汎用センサでできることは限られる。時代や製造環境が進化していっても、ものづくりの本質におけるもっとも重要なテーマは「品質」。そのTQC(Total Quality Control)プロセスのなかで、センサには1ミリたりともぶれない品質管理を担う「高精度測定」はもちろん、これからのIoT時代に欠かせない“製造現場をトータルに最適化する”ための「さまざまなFA機器との親和性」が必要となる。

「高精度測定」と「FA機器との高い親和性」を兼ね備えたMH11を選択することは、三菱電機の提唱する「e-F@ctory」、次世代ものづくり、スマート工場化へ向けてのベストプラクティスといえる。

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FA-IT統合ソリューション e-F@ctory

FA-IT統合ソリューション e-F@ctory

e-F@ctoryは、現場を起点とした経営改善をめざして、「人・機械・ITの協調」によるフレキシブルなものづくりと生産現場とを活用し、サプライチェーン・エンジニアリングチェーン全体に亘るトータルコストを削減し、一歩先のものづくりを支援し、企業のTCO削減、企業価値向上を支援します。

MELSENSOR

MELSENSOR

e-F@ctoryにおいて必要なデータをリアルタイムにセンシングする生産現場のキーパーツ。オープンネットワーク CC-Link IE、iQ Sensor Solution(iQSS)対応により、当社FA製品との高い親和性を備え、収集したデータをシームレスに連携。TCOを削減するための分析・解析をよりスムーズに行います。

※TCO: Total Cost of Ownership

iQ Sensor Solution(iQSS)

iQ Sensor Solution(iQSS)

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