中 小企業向け生産現場支援IoTシステムの開発
成瀬哲哉*1Development of IoT System for SMEs
NARUSE Tetsuya *1
県内家具産業の生産現場では、少量多品種を製造するため、ジグを多数有しており、 ジ グ管理コストの増大に悩まされている。多数のジグを管理するため、IoTを導入するニーズはあるもの の、 コ
ストや運用面の課題からIoT導入が進んでいない。
そこで、IoT導入の負担軽減を実現するため、RFID、MZプラットフォーム等の既存技術 や研究シーズを活用することで、安価で運用性の高いジグ管理システムを実現した。

1 . 緒言県内家具産業の生産現場では、少量多 品種 を製造するためのジグを多数有しており、ジグ管理 コス トの増大に悩まされている。 多数のジグを管理 す るた
め、IoT導入のニーズはあるものの、 コスト・ 運用面 の課題からIoT導入が進んでいない。
県内公設試においては、中小企業向けIo Tシス テムの導入支援を目的に、機器設備の稼働 状態 計測
シス テムの開発 1-3) や生産管理シ ステムの構築等を実施し、中小企業に導入されるなど成果を上 げて いる。しかし、これらIoTシステムの導入・ 運用 にお いては、利用者に高度なプログラミング技術や 専門 知識を必要とする場合もあり、 中小企業の生産現 場 で独自に運用する際の課題となっている。
そこで、県内家具産業の生産現場において、 高度な専門知識がなくとも独自に運用できるよう、 既 存技術・研究シーズを活用したジグ管理システ ム の 構築を実施した。
2 . ジグ管理システムの開発
2 .1 ジグ管理システム構築の方針
中小企業において、 導入コストを低くできること、高度な専門知識がなくとも運用が可能であること を目的に、ハードウェアには、市販されているシ ン グ ルボードコンピュータや標準的なPC周辺機器など 安価な既製品を用いた。また、ソフトウェアとしては 、 無償 で使用でき、高度なプログラミング知識を必要 としな いなど導入が容易なソフトウェアを用いてシス テム 開発──────────────────────
*1
試験研究部を行った。
また、家具の製造現場に導入することを考慮し、 ジグ管理システムの導入により作業者負担が増え な いことを念頭に開発を行った。
2 .2 RFIDを用いたジグ管理システム
ジグ管理システムには、電磁界や電波など を用 いた近距離無線通信によって情報をやりとりするRFID技術を活用した。
RFIDタグを作業者、 ジグに取り付け、RFIDリーダーにかざすことで作業者とジグの情報が登録 され、作業者は ほぼ端末に触れることなく、 貸出・返却処理が行なうことができる構成とした。 図1 にRFID を用いたジグ管理システムの構成図を示す。

図1 ジグ管理システム(RFID)の構成図

ジグ管理システムのハードウェアは、 タッ チ パ ネ ル式液晶モニタとRaspberryPi、 RFIDリーダーといった市販品を使用し、数万円のコストで構成している。
旧来のRFIDリーダーは、専用のソフト ウェア や ドライバーが必要でハードウェア の変更の際には 、 連携するソフトウェアの変更・修正が必要であった。 今回使用したRFIDリーダーはキーボードエミュレーシ ョン機能を有しており、このキーボードエミュレーシ ョン機
能により、OSが標準で搭載しているドライバ ーのみで動作でき、 また、 RFIDタグから読み取った情報をキーボードからのデータ入力として取り扱え る 。 図2 にジグ管理システム(RFID)のハードウェアを示す。

2 .3 バ ーコードを用いたジグ管理システム
前項でRFIDを用いたジグ管理システムを構築 したが、今後のシステム拡張を考慮し、 図1 のRFID 部分を図4に示すようにバーコードリーダーに変更 したジグ管理システムを構築した。

図4 ジグ管理システム(バーコード)の構成図

図2 ジグ管理システム(RFID)
ジグ管理システムのアプリケーションはMZプラット
フォーム4)を用いて作成した。MZプラットフォームは国立研究開発法人 産業技術総合研究所が開発したソフトウェアで、コンポーネントと呼ぶソフトウェア部品を組み合わせてアプリケーションを構築できることから、必ずしも高度なプログラミング知識を必要としないといった特徴を有している。また、社内システムの構築であれば無償で利用可能であることから中小企業での利用に適したソフトウェアである。
ジグ管理システムのアプリケーションの作成には10種類程度のコンポーネントを総数100程度使用し、図3に示すジグ管理アプリケーションを構築した。

今回使用したバーコードリーダーは、 前項 で 使用したRFIDリーダーと同様に1万円程度と安価で、 また、キーボードエミュレーション機能も有している。 このキーボードエミュレーシ ョン機能により、 読み 取 ったバーコードデータをキーボードからのデータ入力 として取り扱えるだけでなく、ソフトウェアの変更無しに入力機器の変更に対応することが出来た。
実際に用いる際にはバーコードリーダーをス タン ドに取り付け、連続読み取り状態にすることで、 バ ー コードをかざすだけで作業者とジグの情報が自動 で読み取られる。これにより前項のRFIDリーダーを用 いたジグ管理システムと同様に、作業者はほぼ端末 に触れることなく、自動で貸出・返却処理を行うこと がで きる。図5にバーコードを用いたジグ管理シス テム のハードウェアを示す。

図5 ジグ管理システム(バーコード)
図3 ジグ管理システムのアプリケーション

2 .4 機能比較
家具の生産現場に導入することを考慮し、 それ ぞれRFID機能、バーコード機能有する2 種類 のジ グ管理システムを構築した。
これらのジグ管理システムを、生産現場 に導 入する上での利点、考慮すべき点を次に示す。
RFIDを用いたジグ管理システム
利点
 作業者は、ほぼ端末に触れることなく、 自動 で貸出・返却処理を行うことができる。
 RFIDリーダーを上位機種に変更することで、 同時読み取りや長距離読み取りへの対応が可能。
考慮すべき点 安価なRFIDタグリーダーでは 読み取り距 離 が数cmと短い。
 RFIDタグが1個100円程度であるため、ジグ・ 作業者が増えるとコストが上がる。

図6 拡張したジグ管理システムの構成図

バーコードを用いたジグ管理システム
利点
 作業者は、ほぼ端末に触れることなく、 自動 で貸出・返却処理を行うことができる。
 ラベルにバーコード、製品名、部品名、 収 納場所が印字できるため、持ち出し・返却作業時 の目視確認に有用である。
 安価なリーダーでも読み取り距離が数十c mで あることから、読み取り作業が容易である。
考慮すべき点 同時読み取り、長距離読み取りは対応できない。

3 . まとめ
少量多品種を製造する家具産業の現場 では 多数のジグが必要となり、ジグ管理コスト増大に悩 まされている。そこで、既存技術や研究シーズを活用し、 高度なプログラミング知識がなくとも開発・運用 でき るジ
グ管理システムを構築した。
ハードウェアにおいては、RaspberryPi、 標準 的なPC周辺機器等、安価な既製品を、 ソフトウ ェ ア にお
いてはMZプラットフォームを使用することで安価 で運用性の高いジグ管理システムを構築すること が 出来た。

2 .5 今後の展開
生産現場のジグ収納場所は、工場内1ヵ所 では なく複数箇所に設置されている。 図6 に示すよ う に、 本研究で開発したジグ管理シス テムをジグ貸 出端 末として各所に設置し、複数のジグ貸出端末をネッ ト ワー
クで一元管理できる管理シス テムへの拡張 を計 画している。
ジグ管理システム全体のア プリケーシ ョンは M Z プ
ラットフォームで拡張・作成し、 データベー ス は オー
プンソースソフトウェアのMySQL を利用する。 一 元管理アプリケーション、データベースをインスト ー ルす る
ハードウェアは既存のPCを利用できる。このた め、 複数のジグ貸出端末を含むシステム全体で十数万円と安価に構成することができ、 導入コスト を低 減す ることが可能と考えられる。

1)

2)

3)

4)

参考文献
横山哲也ほか：IoT 技術を活用した予防保全に関する研究開発(第 1 報) 工作機主軸モータの電流データによる状態監視，岐阜県情報技術研究所研究報告，第 19 号，pp.1–3，2018．
成瀬哲哉ほか：オープンソース ソフト ウ ェア を活用した工作機械の状態可視化につい て， 岐 阜
県情報技術研究所研究報告，第 19 号，pp.4–5，2018．
成瀬哲哉ほか：オープンソース ソフト ウ ェア を活用した工作機械の状態可視化について (第 2報)，岐阜県情報技術研究所研究報告， 第 2 0号，pp.9–10，2019．
MZ プラットフォームユーザー会：
https://ssl.monozukuri.org/mzplatform/