スマートコンベアシステムがマテリアルハンドリングを変革する仕組み

スマートコンベアシステムとは

スマートコンベアシステムは、マテリアルの移動・搬送中に個々のマテリアルを正確な位置情報で追跡できます。また、速度や方向など異なるパラメータでマテリアルを搬送することも可能です。さらに、選別機や包装ラインなどの外部機械と同期し、特定サイズのマテリアルを特定の包装ラインへ振り分けるといった連携も実現します。

これに対し、従来のコンベアシステムでは、マテリアルが特定のステーションや中間ポイントに到達して初めて詳細が登録されるため、それまでの追跡は不可能でした。ステーション間ではマテリアルの詳細を更新できず、前のステーションで収集したデータに依存するしかありません。

スマートコンベアシステムの構成要素

スマートコンベアは、最新のオートメーション部品を活用して従来型との差別化を図っています。主な構成要素には、モーション制御、人工知能（AI）、スマートセンサーが含まれます。

モーション制御

サーボモーターやエンコーダーなどのモーション制御コンポーネントは、各セクションの位置、マテリアルの移動速度、移動方向を監視・追跡します。

モーション制御ツールにより、コンベアは連続または間欠的なパターンでマテリアルを移動できます。また、包装機械などの他機械とマテリアルの動きを同期させることも可能です。

人工知能（AI）

AIはスマートコンベアの開発において主要な役割を果たします。マテリアルを高速・低速のどちらで移動させるか、外部包装機械の状態を検知して受け入れ準備が整うまでマテリアルを保持するといった判断を自律的に行えます。また、コンベアベルト全体ではなく、個々のマテリアルを追跡・制御することも可能です。

AIの主な特徴は、これらの操作を人的介入なしで実行できる点です。人間がアルゴリズムを開発すれば、あとはAIが処理を担います。

スマートセンサー

スマートセンサーは、コンベア上の個々のマテリアルの位置を検出します。従来の近接センサーがマテリアル全体の存在しか検知できないのに対し、スマートシステムは個々のマテリアルを監視し、互いの位置合わせや、マテリアルカートと着荷マテリアルの位置合わせが可能です。

スマートコンベアの主な機能

従来型コンベアより優れたメリットをもたらす機能として、製品追跡、衝突回避、エネルギー効率、予知保全、ダウンタイム削減が挙げられます。

製品追跡

スマートコンベアシステムでは、個々の製品をリアルタイムで追跡でき、速度、方向、位置を把握可能です。さらに、排出ステーションへの到着時刻記録といった高度な機能も利用できます。

一方、従来型コンベアはコンベア全体としてのマテリアル存在のみを検知し、個別製品の追跡や個々の速度検出はできません。ベルト速度のみを用いると、マテリアルがベルト上にあるかどうかに関わらず、同じ速度で移動しているとみなされてしまいます。

衝突回避

AIはスマートコンベアシステム内での衝突フリーな移動を支援します。また、位置や速度などの製品追跡パラメータを用いて、同類のマテリアル同士を相対的に位置合わせできます。これは、コンベアで搬送される繊細・破損しやすいマテリアルにおいて特に重要です。

エネルギー効率

スマートコンベアシステムは、AIが個々のマテリアルを自動追跡し、コンベア負荷に応じて速度出力を調整できるため、優れたエネルギー効率を実現します。オフピーク時にはコンベア運転を停止してエネルギーを節約することも可能です。

予知保全とダウンタイム削減

スマートセンサーとモーション制御により、個々のデバイス・コンポーネントの健全性を監視し、状態監視と予知保全が可能になります。例えば、正常な運転パラメータ下でカート速度に変化があれば、何らかの異常を示唆します。技術者はこの問題を特定・解決したり、計画停止時や運転完了後にメンテナンスを計画したりできます。

これは、定期スケジュールに従う予防保全とは対照的です。定期メンテナンスは結果重視ですが、不要なダウンタイムを招く恐れがあります。また、通常運転中に軽微な問題が検出されても、スケジュールまで待つと予期せぬ故障につながる可能性があります。

スマートコンベアベルトシステムの主要メーカー

スマートコンベア製品を成功裏に開発している主要な産業プレイヤーを紹介します。

Rockwell Automation

Rockwell Automationは、スマートコンベアシステム技術を含むオートメーションソリューションを手掛ける米国企業です。そのブランド「MagneMover® LITE」は、さまざまな外部機械と同期し、厳密なモーション制御が求められる場面に適し、高スループットを実現します。

MagneMover® LITEの重要な特性の一つはIP65等級です。この特性により、クリーンルームなどの湿度環境での使用が可能になり、内部コンポーネントや外部マテリアル表面に影響を与えずに運転できます。また、CEマーキングとUL認証を取得しています。

Siemens

Siemensはドイツ拠点の産業用コンポーネント製造企業で、電気・電子・計装システムを提供しています。スマートコンベアシステムを直接製造しているわけではありませんが、システム構築に必要なコンポーネントとソフトウェアソリューションを開発しています。

Siemensのポートフォリオには、HMIやコントローラー、モーター、モータードライバーを含むSIMATICオートメーション技術製品、位置決め用センサー、RFIDシステム、SIMATIC RTLS（リアルタイム位置検出システム）などが含まれます。

Industry 4.0などのデジタル技術の最近の開発・導入により、製造・生産業界は生産能力を大幅に向上させ、リードタイムを短縮し、リソース支出を削減できるようになりました。スマートコンベアシステムは、生産施設内のさまざまな部門・場所間のマテリアル移送を効果的に管理する搬送ソリューションをIndustry 4.0ユーザーに提供します。また、単一システムで複数製品の搬送ソリューションを提供し、製品追跡などの付加的メリットがデジタル技術との統合を後押しする要因の一つとなっています。