スマート生産ライン最適化を支える堅牢センサー技術

データ収集は、太古から周囲で起きていることを理解するために行われてきました。時間、距離、温度などのパラメータを測定してきました。

同じことが生産ラインでも起きています。製造、製品、物流データを無制限に取得することで、より良い意思決定が可能になり、生産チェーン全体に価値を付加できます。このすべてのデータを取得する装置がセンサーです。センサーは、生産ラインでのデータ取得において、多様性とプロセスの潜在的変化に対応できるよう、信頼性と堅牢性が求められます。

センサーとは

センサーは、生産ラインのあらゆるプロセスや物流オペレーションなどで生成されるデータを、大量に収集するデバイスです。

センサーは機械にとって、人間の五感に相当します。収集した情報により、機械をより賢くします。この情報を得るには、センサーから得られたデータをフィルタリングする必要があります。

センサーは、機械により知的に見る、検出する、通信する能力を与え、すべての情報を分類・解釈します。さらに、機械とプロセスの制御に加え、センサーが提供する情報により、これらの生産システムを監視し、潜在的故障の検出と予防が可能になります。資材とプロセスフローに透明性をもたらし、最適化できます。プロセスをより効率的にできます。したがって、センサーは工場の自動化とデジタル化の非常に重要な部分です。要約すると、以下を可能にします：

• 機械のリアルタイム動作把握
• 製造/運用上の故障箇所特定
• 各プロセスを分析し、時間とコストを節約するソリューション発見

情報が最も重要な価値となり、リアルタイムで正しい意思決定を可能にします。生産ラインのさまざまなタイプのセンサーが、製品の望ましい品質達成を可能にする情報を提供します。

生産ラインで見られるセンサーの種類

センサーの進化により、センサータイプを2つのグループに分類できるようになりました：従来型センサーとスマートセンサー。従来型センサーは単にデータを提供するだけで、関連情報抽出のための処理は行いません。一方、スマートセンサーはデータを処理し、関連情報（範囲外パラメータ、時間経過、ネットワーク接続によるデータ保存等）を取得します。

生産ラインで見られる主なセンサー

さまざまなタイプのセンサーがあり、あらゆる種類のデータ収集とさまざまなパラメータ測定が可能です。近接センサーは静電容量、誘導、光電、磁気などのタイプがあり、動きを検知します。温度センサーは環境、機械、製品などの温度測定を可能にし、生産ラインでのこれらのセンサーは最適かつ安全な運転を保証するためにも使用されます。

また、さまざまな製造パラメータを監視するセンサーもあり、さまざまなプロセスで有用です。湿度、脂肪、タンパク質、焙煎度、厚み、坪量など多数あり、これらはさまざまな技術に基づいています。

産業で広く使用される他のセンサーとして、圧力センサー、レベルセンサー、振動センサー、速度センサーがあります。

これらすべてのタイプに加え、コンピュータビジョンカメラもデータとプロセス情報を提供するセンサーです。コンピュータビジョンシステムは、アクション、位置、欠陥などを検出するために画像を取得するインテリジェントセンサーです。画像から得られる情報に基づき応答を生成できるため、インテリジェントです。

生産プロセス改善のためのセンサー

生産プロセスへのセンサー適用により、更なる自動化のレベルが実現されます。自動化は、同一ラインで生産されるさまざまな製品とバリエーションに適応できるよう柔軟でなければなりません。製造プラントは柔軟で適応性が高くなければなりません。製品は多様化し、工場はより多くの製品を生産し、ロットはより小さく、より変動的になっています。これは、顧客ごとの製品カスタマイズの進展とともに増加しています。したがって、これらの生産プロセスを自動化するセンサーは、各状況に適応・調整できる必要があります。

現在の生産レベルを分析すると、センサーがより最適な自動化ソリューションを提供できる4つの産業課題が提示されます：

• 品質管理の改善： 生産製品が増え、手作業での品質チェックが困難に。品質要求も高まる中、より効率的にする必要あり。したがって、あらゆる種類のセンサーによる故障の自動検出と、製品とその生産に関する可能な限りすべてのデータ取得が求められます。

• より柔軟な自動化： 生産と物流管理は、生産プロセスで発生しうるニーズや変更に迅速かつ採算よく適応する必要あり。データ分析を通じて、生産をニーズに適応させられるインテリジェントセンサーを使用。

• 作業環境の安全性： 人と機械の相互作用は、安全性と人間工学を考慮して安全に実施する必要あり。センサーで機械をより知能化することで、機械がもう一人の協働者となり、人と相互作用し、危険・反復で付加価値のないタスクを担当します。

• 追跡とトレーサビリティ： センサーにより、あらゆる生産プロセスを通じた製品の識別と追跡の方法を改善。トレーサビリティは生産から輸送、顧客納品まで重要。資材フローを透明化し、より迅速な意思決定を可能に。

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