「5G 産業応用に関する調査報告」～産業用ネットワークと 5G の統合～

本資料は、JEMIMA 会員企業の社内利用限定の参考用資料です。このため、ダウンロードした電子ファイルを会員企業外に送付することは固くお断りいたします。また、本資料に含まれるいかなる情報も、会員企業外に開示することを固くお断りします。

２０２３年１２月
一般社団法人 日本電気計測器工業会

All Right Reserved. Copyright © Japan Electric Measuring Instruments Manufacturers' Association, 2021

内容
はじめに
1.

製造業の DX 推進の動き

1.1

産業用 IOT

2.

5G（第 5 世代移動通信システム）とは？

2.1

製造現場における 5G の活用

3.

工場への 5G 導入状況

3.1

5G の国内動向

3.2

5G の海外動向

4.

産業計測機器・システムのベンダの課題

4.1

ローカル 5G 導入にあたって

4.2

ローカル 5G 無線局の免許申請の関係者

4.3

ローカル 5G の導入コスト

5.

5G の規格開発体制

6.

5G-ACIA 発行のホワイトペーパ

6.1

産業用ネットワークと 5G システムの構成

6.2

5G システムの展開シナリオの特徴

6.3

産業用通信のための 5G と TSN の統合

6.3.1

産業オートメーションにおける多様な通信

6.3.2

産業用通信ネットワークの要件

6.3.3

産業オートメーションの様々な通信タイプ

6.3.4

TSN 規格6.3.5

TSN の時刻同期の仕組み

6.3.6

TSN の低遅延のデータ転送の仕組み

6.3.7

TSN の信頼性技術と仕組み

6.3.8

TSN のネットワーク構成の仕組み

6.3.9

TSN を実現する主な IEEE 規格

6.3.10 OT ネットワークへの TSN とローカル 5G の統合
7.

まとめ2022 年度 委員

はじめに（一社）日本電気計測器工業会（以下、JEMIMA と呼ぶ）産業計測機器・システム委員会の工業用無線技術・調査研究 WG は、工業用無線技術の普及推薦を目的に関連技術の最新動向や国際標準化動向について調査・研究を行っている。本資料は、工業用の無線機器を提供するベンダ様に向けて、第五世代移動通信システム(以降 5G と呼ぶ)の製造現場への活用に関する調査結果の一部をまとめたものである。主な掲載内容には、5G の概要、国内外の動向、標準化体制、産業ネットワークと 5G の統合に関する 5G-ACIA のホワイトペーパの概説が含まれる。
本書が、5G の概要の理解と産業応用の検討材料の一助になれば幸いである。
一般社団法人 日本電気計測器工業会
JEMIMA 産業計測機器・システム委員会
工業用無線技術調査・研究 WG

1. 製造業の DX 推進の動き

2022 年版の経済産業省のモノづくり白書では、素材産業における製造プロセスの革新的転換と変革の必要性が年々増している状況にあると報告された。
その背景として、ここに挙げた製造業を取り巻く環境の変化が含まれると論じている。
・新型コロナウイルス感染症の世界的な流行によって、グローバルサプライチェーンの寸断リスクが顕在化。そのためのサプライチェーンの強靭化が求められ、グローバル競争環境が激化している状況にあること。
・ウクライナ情勢の緊迫により、原油価格が高騰し、その影響は生産コストの増加につながり、事業環境が大きく変化していること。
・カーボンニュートラルへの対応では、サプライチェーン全体の脱炭素化や CO2 排出量削減とその可視化が急務であること。
そして、多くの企業が IT 投資の目的として、DX 関連（工場の IoT 化等）に資する活動を挙げている。工場の DX に向けて企業規模のネットワーク基盤の整備の重要性が増していると見ることができる。

2. 5G（第 5 世代移動通信システム）とは？

5G とは「第 5 世代移動通信システム」のことで、国内では 2020 年 3 月からサービスが開始された。
主な特徴は、「超高速通信」、「超低遅延通信」、「多数同時接続」である。5G はこの特徴を活かして携帯電話ユーザだけでなく、工場の現場機器との接続性も向上させるメリットがあるとされている。
5G リリース 16 仕様は、2020 年に規格化が完了し、産業用 IoT を本格的にサポートする機能まで拡張された。3. 工場への 5G 導入状況
ここでは、国内と海外の製造現場での 5G の利用状況を示す。

3.1

5G の国内動向

国内の製造現場においても現場作業の自動化や遠隔支援など業務の DX 化を実現するために5G を利用する企業が年々増えている。総務省の資料によると、ローカル 5G の新規申請者数は年々増加しており、特に製造業・メーカからの申請者数が多くなっている。
2022 年 3 月時点では 108 件で、1 年前から倍以上に推移している。
また、実証試験の実績を見ると、工場や発電所などで多数の事例が報告されおり、遠隔監視や AI との連携によるガス漏れ検知や、巡回点検ロボットの運用などが報告されている。

3.2

5G の海外動向

ドイツでは、主に Industry 4.0 の分野への使用が多く報告され、そのほか、農業や林業にも使用が期待されている。
ドイツテレコムは、シーメンスグループのオスラム社の工場に LTE を展開しており、今後5G へと移行する計画を発表している。
同じくドイツの Bosch 社は、2019 年 11 月にローカル 5G の免許申請を行ったと発表した。
同社は、未来の工場には高性能無線技術が必要であり、5G ネットワークの構築は、Industry4.0 における競争力確保のために必要であることを示した。
5G は今後、ドイツが提唱する Industry 4.0 を支える重要な基盤になってくると思われる。

4. 産業計測機器・システムのベンダの課題

国内外の製造現場において 5G の試験導入や実証試験などが多数報告されている一方で、5Gの利活用の幅はあまり広がっていないようにも見受けられる。
5G の産業応用に関する「産業計測機器システム」のベンダの課題としては、2 つの側面があると考えている。
1 点めは、技術・製品・ソリューション開発の側面である。
5G の特性・利点を取り込んだ、具体的な製品の企画・開発の動きは、まだ広がっているとは言い難い。
2 点めは、導入推進の側面であり、5G ならではのキラーアプリケーションの探索・創出や、5G 導入の費用対効果が掴みづらい状況にある。
工業用無線技術調査・研究 WG では、このような課題を念頭に製造現場のニーズに応える製品・ソリューションの提供につながるようなユースケースや最新技術動向の調査・研究を進めている。以降にこれまでの調査・研究の一部を紹介する。

5. 5G の規格開発体制

5G の国際標準は、図右手の 3GPP という標準化機関にて策定されている。
一方、製造業からの要件のインプットの仕組みとして、5G-ACIA というアライアンスが2018 年 4 月に設立された。
同アライアンスは、5G の産業応用のユースケースや産業利用に関する要件を 3GPP にインプットしている。
加えて、5G-ACIA は 5G の産業応用の啓発活動として多数のホワイトペーパを発行している。

6. 5G-ACIA 発行のホワイトペーパ

この表は、5G-ACIA が発行したホワイトペーパの一部であり、当ワーキンググループの委員が分担してその内容を調査した。
以降に 5G と産業用イーサネットの統合および、5G と TSN(Time sensitive network)との統合に関してその概要をご紹介する。

7. まとめ・製造業 DX のネットワーク基盤技術として 5G の利活用が期待されている。
・国内外で 5G の実証試験や工場への試験導入の件数が増加の傾向にある。
・5G-ACIA は、製造業にける 5G の要件を 3GPP にインプットしており、また啓発活動として多数のホワイトペーパを発行している。ここでは、その中で 5G と産業用ネットワークの統合について紹介した。
・TSN と 5G の統合によりリアルタイムな通信をモビリティのレベルまで拡張できる可能性がある。
一方で、製造現場での 5G の超高速、低遅延、多数同時接続の特徴を活かした、キラーアプリケーションの創出、関連製品の技術開発、社会実装はまだ途上にある。
工業用無線技術調査・研究 WG では、継続して製造業における無線技術の調査・研究活動を進める。

産業計測機器・システム委員会 工業用無線技術調査・研究 WG について
産業計測機器・システム委員会 工業用無線技術調査・研究 WG のミッションは以下の通りである。
日本における国際競争力の維持・発展の観点から、工業用無線技術の国際動向の把握や無線周辺技術を含めた調査・研究を行い、会員各企業への情報提供を行うとともに、国内での無線技術の活用のために、使用周波数帯や電力規制などについて、工業会として行政組織に連携をとるための提案を行う。
https://www.jemima.or.jp/activities/strategic-project/industrial-process.html

2022 年度 委員
長谷川 敏
加藤 泰輔
中川 隆広
山本 健造
瀬和居 裕志
名村 将由
宋 欣光
加藤 憲一
柴田 浩司
渡辺 友馬

横河電機株式会社
主査
富士電機株式会社
副主査
アズビル株式会社
三菱電機株式会社
島津システムソリューションズ株式会社
理化工業株式会社
新川電機株式会社
新川センサテクノロジ株式会社
東芝インフラシステムズ株式会社
東芝インフラシステムズ株式会社※：本資料で使用されている会社名、商品名等は、各社の登録商標または商標です--------禁無断転載----------「5G の産業応用に関する調査報告」
本件についてのお問合せ先〒103-0014 東京都中央区日本橋蛎殻町２-１５-１２
一般社団法人 日本電気計測器工業会
TEL：03-3662-8183
政策課題グループ
https://www.jemima.or.jp/form/contact/index.html

All Right Reserved. Copyright © Japan Electric Measuring Instruments Manufacturers' Association, 2021