情報化が変えるFA
無線通信と３Dシミュレーションと情報連携
２０１０．６．２９
村田機械株式会社
米田 尚登

Murata Machinery, Ltd. R&D Center

13Dシミュレーター利用の背景

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情報化が変える FA−1

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3Dシミュレーター利用の背景

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3Dシミュレーター利用の背景
半導体搬送への要求
半導体搬送システムOHTシステムへの要求
ウェハーとReticle の搬送要求と制御対象最大25枚の300mmウエハーが搭載可能なフープを抱えて天上に設置したレールに沿って非接触で電力供給されながら地上局と無線通信して自立走行する搬送するシステム
軌道総距離10,000m、交差点総数600箇所、半導体製造装置数500台、搬送装置がフープを装置へ移載するロードポートは2,000箇所、保管するストッカー総数は15,000箇所、搬送台車数600台、一時間当たりの搬送数15,000超の工場内交通管制システム

AMHSは総設備の５％ 総設備は４０００億〜１兆２０００億

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情報化が変える FA−24

3Dシミュレーター利用の背景• 村田機械の取り組み：半導体搬送の最適化– 無駄の把握– 開発したロジック等の検証• 目で見える・解析で視,診…える必要あり• 3Dシミュレーターを採用
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V字型の開発プロセス
要求仕様

データを情報化して、共通データ構造に格納論理の設計

論理の評価

論理の実装

シミュレーション

パラメータ調整

実装済論理

制御仕様

実装の評価

論理検証

詳細設計

パラメータ調整

3Dシミュレーターの採用
実装

実機実装

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情報化が変える FA−3

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生産現場のPDCA
システム情報連携

分析ツール

PDCAプラットフォーム
制御

共通データ構造A
仮想工場

P
シミュレーション

エミュレーション

C

D

制御用通信
制御用無線通信

移動装置群

固定装置群

工場
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3Dシミュレーターによる見える化
通常• 仮想空間に半導体製造工場を作成• 物理的干渉等物理現象をシミュレート

渋滞
現象や原因が見える

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情報化が変える FA−4

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分析ツールによる視,診…える化• 開発した論理の検証ができる• システムとしての妥当性を検証することができる• システムに対する要望を詳細に調査できる• 問題点の洗い出しができる

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分析ツールによる視,診…える化
ログ分析の流れ同一のViewerを使用して分析する

シミュレータAutoMod

分析ツール（Microsoft Access）

データ

分析結果を出力
情報化

実機のログ分析
実機実機

レポート
データ

共通データ構造分析ツールのメリット
・分析＆評価を統一化できる・出力形式を定型化できる・クエリを使って簡単に分析＆評価項目を追加できる

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情報化が変える FA−5

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分析ツールによる視,診…える化
入力

ログの取込み出力①評価値の集計、グラフ化LeadTime、WaitingTime、DeliveringTimeの評価値を集計表に纏め、グラフ化する②From-Toマトリクス表マトリクス表を用いてFrom-Toの分析をする

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分析ツールによる視,診…える化
入力

ログの取込み出力③特定搬送の時間、時刻分析
搬送毎の行き先と所要時間、時刻を分析する④台車状態表
時刻、Bayを指定し、台車の状態を分析する

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情報化が変える FA−6

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分析ツールによる視,診…える化

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共通データ構造が鍵• 工場内の機器・レイアウト等をモデル化

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情報化が変える FA−7

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共通データ構造が鍵• 工場内の機器・レイアウト等をモデル化

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共通データ構造が鍵
共通データ構造とは：工場内の一般化モデル– レイアウトや台車等の変更の影響を受けない• 3Dシミュレーターを効果的に活用する鍵
さらなるデータの採取と活用効果がみえてきた
・電子タグ、現場の画像情報、センサの情報・CNC、PLCのデータ採取
データの情報化と活用方法の目処が３Dで無線通信による情報化の波が加速できる
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情報化が変える FA−816

例：台車の消費電力

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VEC研究分科会 （みえる化＆無線）
ＦＡ用
無線通信

Zigbee Bluetooth802.11g
物理層

802.15.4

802.15.1

802.11a802.11b802.11g

802.11n

Transmission
Speed

54Mb/s

250Kb/s

1Mb/s

54Mb/s

11Mb/s54Mb/s108-600Mb/s

Maximum Data
Payload2312bytes

102 bytes

339 bytes

2312 bytes

2312 bytes

2312 bytes

2312 bytesRF Frequency

2.4GHz５ｃｈ

868MHz or
915 MHz or
2.4GHz

2.4GHz

5GHz

2.4GHz

2.4GHz

2.4GHz or
5GHz

Latency

1ms≧

16ms

40-400ms

10-40ms

10-40ms

10-40msＩＥＥＥ
Specification

Wi-FiPA
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情報化が変える FA−918

（1）FA用工業無線通信 基本仕様

MAC層を開発する理由

FAの要求ⅰ）通信サービスの信頼性ⅱ）通信サービスの配送遅延時間、取得時刻の開示
ⅲ）通信データサービス範囲ⅳ）通信サービス周期ⅴ）通信サービス量
産業用全般の無線通信の現状①メーカー独自方式（有線部のみの規格）
工業用無線メーカーが開発した独自の方式（双葉電子等）②ISA100（PA用に適応した現在国際標準化中の通信）USの企業が開発したZigbeeをベースとした方式③汎用無線LANの転用（802.11g、11a）コンジュマー向けに開発された無線LANを使う方式
現状方式の問題①メーカー独自方式
容易に採用はできるが、FAの要求ⅰ〜ⅴ全てにおいて要求を満たさない。一部でも満たすには開発が必要② ISA100 PA用
国際規格化されており、採用や、継続も容易であるが、 ⅲ）通信データ範囲を除きFAの要求を満たさない。
規格化されているので、①のような、独自の改良の余地はない。
③汎用無線LANの転用採用するには、最も容易で安価である。最新の技術を採用すれば、ⅳ、ⅴは満たすが、移動体通信はⅲで課題があり、ⅰ、ⅱについては、対象外であり、特定用途向けといえる。特に、将来において無線通信の利用が増えると機能しなくなる。
既に、一部の工場でおきている。

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1919（1）FA用無線通信構成 サーバー/アクセスポイント/子局（コントローラー）
無線通信スケジューリングによる信頼性の高い通信システム

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情報化が変える FA−102020

（2） 市場で目指す将来のポジションの目標値
製造、制御、管理の順に現場の情報を可視化、最適化する
無線サーバー、アクセスポイント、無線子局の３つ

高信頼性と高速通信を実現する新しいプロトコル
MIMOを搭載した最新のFRチップ技術
WiMAXを使用し隣接帯域の影響を排除
カプセリング技術による広いフィールドバス対応

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ご清聴ありがとうございました。

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情報化が変える FA−11

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