ワイヤレス電力が現代製造業に革命をもたらす：効率、安全、成長

現代の製造プラントは、前例のないペースでワイヤレス化しています。「インダストリー4.0」と呼ばれる革命の中で、工場は産業用モノのインターネット（IIoT）テクノロジーを導入し、リアルタイムのデータ駆動型メソッドと戦略を可能にしています。そして工場フロアでは、ワイヤレステクノロジーがこれまで以上に普及し、収益性を高めています。

しかし、新しい統合形態には新しい課題が伴います。IIoTテクノロジーがますます一般的になるにつれ、メーカーは異なる問題セットを解決する必要に迫られます。これらの新しいデバイスには電力が必要ですが、それを効果的に供給する方法が常に明確とは限りません。この課題に対処し、インダストリー4.0革命を頂点に導くため、製造プラントは長距離ワイヤレス充電に注目しています。

動的な需要

データと分析が製造業でより不可欠になるにつれ、増え続ける工場オーナーが、効率、速度、品質を最大化するためにデバイスとテクノロジーを導入しています。多くは以下に依存しています：

• 資産トラッカー。 製造・配送センターは大規模で広大な敷地になり得ます。常に在庫がどこにあるかを知るのは挑戦です。資産トラッカーはこの問題を解決するために設計された小型デバイスで、直感的で控えめなテクノロジーを利用します。資産トラッカーがあれば、メーカーは追跡対象アイテムが任意の瞬間にどこにあるかを即座に特定できます。
• ハンディスキャナー。 これらのデバイスは、チームメンバーが生産プロセスを通じてアイテムを移動させる際にスキャンするために使用されます：受入、組立、品質保証、出荷など。ハンディスキャナーは柔軟に設計され、多数の目的にプログラムしてスキャンできます。
• IIoTセンサー。 モダン製造システムは、主要機能を実行するために多様なセンサーを使用します。例えば、これらのセンサーは圧力や温度、フォークリフトの活動、ロボットアームの速度といった要因を監視するかもしれません。場合によっては、これらのセンサーがデバイスに直接組み込まれています。他の場合、柔軟性を高めるために後から取り付けられることもあります。
• モバイルワークステーション。 多くの製造現場では、チームメンバーを柔軟で移動可能なワークステーションに割り当てられます。各ワークステーションは、多くの場合高さ調整可能な作業面を含み、日常業務に必要なツール、統合、機能を提供するようカスタマイズできます。

IIoTワイヤレステクノロジーを使用することで、これらの異なるデバイスはシームレスに通信できます。「センサーとデータ伝導性だけの話ではない」と、ゼネラル・エレクトリックのチーフデジタルオフィサー（電力担当）、スティーブン・マーティン氏は言います。「価値を理解し、経済的現実に基づいてそのハードウェアをどう最適化するか決定することだ。」

柔軟な電力供給

工場フロアには一つの普遍的な要求があります：電力。確かに、蒸気機関の登場まで、工場自体が一般的な建設モードになることはありませんでした。電力源は変わりましたが、同じ概念が適用されます。

これらのIoTデバイスの大半は携帯性と柔軟性を持っています。メーカーは状況に応じて、デバイスを必要な場所に配置したり、手持ちで使用したりできます。これらのデバイスを動かし続けるため、工場フロアは高効率バッテリーを解決策としたり、配線と電源コードを配線しようとします。

しかし時間の経過とともに、高性能バッテリーでさえ以下の顕著な欠点を持ちます：

• コスト。 多くのメーカーは、ハンディスキャナーから資産トラッカーまで、相当数のデバイスを持つ可能性があります。各デバイスが新しい交換用バッテリーセットを必要とすれば、それらのバッテリーに関連するコストは天文学的になる可能性があります。
• ダウンタイム。 バッテリーは交換または充電が必要になります。これが起こると、当該デバイスを使用できなくなり、大きな機会コストが発生します。
• 限られた充電量。 最高効率のバッテリーでも、一定量の電力を一定速度でしか供給できません。この限られた充電量に依存することは、デバイスの能力を制限します。メーカーはバッテリー電力のみで工場フロアのIoTを最大限活用できないかもしれません。バッテリーのみで動作するように設計されたデバイスは、現代製造業が要求する能力を持たない可能性があります。例えば、メーカーはセンサーに15分ごとに情報を報告してほしいのに、バッテリー管理のせいでデータ伝送が60分ごとに制限されるかもしれません。これは組立ラインの全体効率やデータ駆動アプローチの効果に影響を与えます。

一部のメーカーは、これらのエネルギー懸念を緩和するために代替電源の利用を始めています。これまで最も人気のある選択肢はソーラーパネルでしたが、これにも大きな欠点があります。第一に、ソーラーパネルは電気照明からしか一定量のエネルギーを得られません。第二に、パネルのサイズは通常、電力供給対象のデバイスの表面積によって制限されます（デバイスはどんどんコンパクトになっています）。

ワイヤレス電力が解決策を提示

増え続けるメーカーが、この問題を解決する革新的テクノロジーに注目しています：長距離ワイヤレス電力。距離からビームで送られるエネルギーを使用することで、モダンな長距離ワイヤレス充電システムは、生産優先事項に干渉することなく、幅広いデバイスを安全かつ効率的に電力供給でき——インダストリー4.0の完全なポテンシャルを解き放ちます。

技術の仕組みはこうです。マスタートランスミッターを工場や職場のあちこちに定期的に設置します。電力を必要とするあらゆるデバイスを、シンプルなワイヤレス電力レシーバーを通じてこの充電ネットワークに接続できます。

長距離ワイヤレス電力にはいくつかの候補技術がありますが、非常に有望なのは赤外線の利用です。この不可視エネルギー源は、安全かつ効率的に実質的な電力を遠隔地に届け、メーカーにいくつかの重要な利点を提供します：

• 長距離。 充電信号を工場フロアや大規模倉庫の向こう側まで伝送可能。
• 安全性。 赤外線は自然界に普及し、TVリモコンのような日常デバイスにも使われているため、安全性プロファイルは優秀：消費者・産業用安全限界内で意味のあるレベルのエネルギーを送信可能。
• 電力。 ワイヤレス電力が無尽蔵のエネルギーを提供するため、メーカーはより高い電力需要を持つデバイスを使用でき、報告頻度を増やし、ローカルセンサーインテリジェンスを追加し、その他多くの機能を実現できます。
• 統合。 IIoTデバイスは製造を多くの面で支援するよう設計され、特にデータ収集と活用に役立ちます。しかし、バッテリーやコード式電源が邪魔をするとそれが難しくなります。長距離ワイヤレステクノロジーは既存システムに容易に統合でき、あらゆるメーカーにとってインストールがシンプルです。
• 柔軟性。 静的ケーブルに接続されているときと異なり、センサーは企業内を自由に移動し、実質的にどこでもエネルギーを受信できます。

ワイヤレス充電のメリット

プロセスをリーン、アジャイル、収益性高く保ちたいメーカーにとって、ワイヤレス充電はいくつかの強力なメリットを提示します：

• 時間とコストの節約。 バッテリー交換には時間とコストがかかります——機会コスト（バッテリー交換が必要なデバイスは製造プロセスに貢献しない）だけでなく、絶対的なコストの面でも。ワイヤレス充電は両方を大幅に削減します。
• より大きな柔軟性。 ワイヤレス充電を使うデバイスは、メーカーにアジリティとカスタマイズ性の大幅なブーストを提供できます。デバイスは充電コンセントへの近接性や弱いワイヤレス信号によって制限されません。ワイヤレス充電なら、充電トランスミッターの視線範囲内であればどこにでもデバイスを配置でき、電力を受信できます。これはメーカーがデバイスを組立ニーズとプロセスに基づいて配置できることを意味します。
• センサー機能の追加。 多くのデバイス能力は消費電力によって制限されています。長距離ワイヤレス充電を導入することで、メーカーはより多くの能力を持つセンサーに投資できます。場合によっては温度、圧力、流量をより頻繁に追跡できることを意味します。他の状況では、単により長い範囲やより多くの統合を意味するかもしれません。そんなパフォーマンスには電力が必要ですが、ワイヤレス充電が必要なエネルギーを生み出し、パフォーマンスを向上させます。

長距離ワイヤレス充電を導入すれば、メーカーはIIoTを活用したイノベーション——データ駆動の未来に向けた工場フロアのカスタマイズ——に集中できます。

ユーバル・ボガーは、Wi-Chargeの最高マーケティング責任者です。