NICTとトヨタ自動車、工場の無線通信安定化を目指す「製造現場をガッカリさせない無線評価虎の巻」実証実験で有効性確認

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本記事は、TechCrunch様で掲載されている内容を参考にしておりますので、より詳しく内容を知りたい方は、ページ下の元記事リンクより参照ください。

情報通信研究機構（NICT）は3月16日、工場内での無線環境の評価方法「製造現場をガッカリさせない無線評価虎の巻」の実証実験をトヨタ自動車高岡工場の部品搬送工程において実施し、その有効性を確認したと発表した。この評価方法を利用することで、無線システムの導入を検討している現場おいて、本格導入までの検証ステップを短縮できるという。

工場の部品搬送工程では、複数の無線システムが混在し電波干渉を起こしたり、金属の遮蔽物が多い場所で人や物が動くことにより無線環境が動的に変化したりなど、設計どおりの機能が発揮されないことが多いのだが、その原因の特定には手間がかかる。そうした課題に対処すべく、NICTは2021年6月、「製造現場をガッカリさせない無線評価虎の巻」を策定した。今回の実証実験では、部品搬送機器の自動運転化のために無線システムの導入を計画しているトヨタの工場で、「情報収集」「処理」「制御」の3段階で電波環境を評価し対策を行った。

まずは「情報収集」の段階として、搬送機器に計測システムを設置し、「搬送機器と工場内のアクセスポイントとの間の電波到達距離と受信信号強度」「通信遅延と通信のパケットロス数」を調査した。すると、「無線システムが現場で必要なスペックを下回っていること」と「適切なアクセスポイントにつながらないことによるパケットロスや通信遅延があること」が明らかになった。次に「処理」の段階として、搬送機から遠いアクセスポイントを除外し、「制御」の段階として、電波強度が大きく変化する状況での通信の自動切り替えを行った。こうして、無線システムが不安定化する要素を1つずつ排除することで、安定化ｗｐ実現した。

通信の遅延時間とパケットロス数を時間ごとに表したグラフ。左は対策前。パケットロスが現れた部分では往復遅延時間が1秒を超えている。右は対策後。遅延時間は1秒以内に収まっている

通信状態を実際に測定してみると、搬送車が走行中に接続するアクセスポイントは、もっとも近くにあるものとは限らず、同じルートを走行する場合でも、毎回同じアクセスポイントを使うわけでないことがわかった。これが、通信品質の劣化を招いていた。今回は「通信遅延1秒以内」という指標を想定して評価を行ったが、通信が不安定になるとパケットロス数が増加し、遅延が1秒を超えることがあった。これは、電波が不安定になっても同じリンクを使い続けようとするローミングの特性ということだ。そこで、遠くのアクセスポイントは選択しないようにフィルタリング設定を行い、不安定なリンクは早めに手放して別のアクセスポイントを選択できるよう安定化機構を有効にするという対策を施した。

今後は、専門家がいなくても無線環境の把握とシステムの安定運用ができる可視化技術の研究開発を進めてゆくという。また、NICTとトヨタ自動車は、引き続き搬送自動化のための無線通信の安定化に取り組んでゆくとのことだ。