技術資料＞鉄鋼業界における RFID を活用した設備予備品管理システムの開発

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技術資料
Technical Data

鉄鋼業界における RFID を活用した設備予備品管理システムの開発
野村早織＊，瀧澤順哉＊

Development of Spare Parts Control System for Equipment by RFID
Tags in Steel Industry
Saori Nomura and Junya Takizawa
Synopsis
All facilities are operated and controlled with daily maintenance by specific engineers in Chita plant of Daido steel. According
to the result of analysis of the maintenance work, the engineers spent much time to manage the amount of spare parts and have
many problems to manage daily inventory of spare parts.
Identification technique using RFID tags was applied to improve management of spare parts. As a result, it becomes to bepossible that each spare part was identified with some distance between the spare part and a RFID-tag.
The development of managing spare parts at rolling plants in Chita plant using RFID tags shall be introduced as one of thesuccess uses. This report shows the way of improvement of daily inventory work for metallic spare parts by using mass production
nonmetallic RFID-tag.

2012 年 11 月 8 日受付＊㈱スターインフォテック知多センター（Chita Center, Star Info Tech Co., Ltd.）

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電気製鋼 第 83 巻 2 号 2012 年

当工場では約 3 万 5 千個ほどの予備品を保有するた

1．はじめにめ，システムによる改善によって，管理工数削減および適正在庫管理の面で，大きな効果が見込めると考えた．

大同特殊鋼㈱知多工場（以下，当工場という）は，配合・溶解・精練・鋳造・圧延の製造プロセスを有している．当工場は数多くのユーザーを抱えており，客先納期を守る為に，非常にタイトな生産スケジュールが組まれOther
26％ている．設備故障時には，担当者が迅速に故障部品を交換するが，定期的な設備メンテナンスが安定操業の為には最も重要である．

Trainning
3％
Controlrecords
5％

2 ．予備品管理システム開発の背景

Witness
25％

Total man-hour
6200hr(results in 2011/9)

Controlspare parts
17％

Maintenance24％

当工場の設備部門全体で，月間約 6200 時間をメンテナンス業務に使用している（Fig. 1）．予備品管理の業務を調査した結果，日々の受払管理と定期棚卸作業に多Fig. 1. Job contents of maintenance.

大な工数を投入していることが判明した．従来の棚卸作業は，1 回に延べ 34 名を投入（計 400 時間）し，年間 3回（上半期 9 月と年度末負荷分散のための 2 月と 3 月）実施していた．これだけの時間を必要とする理由は，各3 ．予備品管理システム開発の目的予備品に貼付された各種管理ラベルと台帳を，目視で突き合わせ確認を行っていた為である．また予備品の欠落を防止するために，過剰な在庫保有となっているのも棚備品管理業務の問題分析と対策の方向性について，Table 1 に示す．

卸工数増の原因である．

Table 1. Problems and solutions.

Troublesome and time-consuming visualcheck

Simplifying by automatic
detect system

Automatic download ofinventory data
Deterioration of inventory accuracy
by omitted maitenanceAccuracy improvement
by real time collecting
Omitted maintenance of inventory informain information

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棚卸業務の改善及び，既存の予備品管理システムにお157

工場における予備品の管理品目は「設備予備品」とける情報メンテナンス業務の改善のため，「一般予備品」の２種類に分類され，それぞれは一定の・設備予備品の在庫情報の精度向上

発注時単価で区分け管理されている．また各予備品は，・予備品管理業務の効率化

設備予備品が 400 個弱，一般予備品は 3 万 4 千個強であ・適正在庫管理，管理業務のスリム化る．

を開発目的とした．適用及び評価場所として，当工場

各種予備品の代表的なものとしては，内の小型圧延工場（以下，SR という）における予備品・設備予備品：ベアリング置場（Fig. 2）をパイロット職場とした．その理由は以・一般予備品：スクリューナット下の２点である．などが挙げられる．

①他予備品置場と比較して環境が良い（屋内の為，粉塵今回のシステム管理対象には，設備に直結している「設備予備品」を選定した．適用場所と管理品目を考慮が少ない）②予備品が一つの置場に集約されている（システム評価した上でステップ分けを行い，開発計画を立案した．
最終目標となる当社全工場への展開までの計画をが容易）

Table 2 に示す．本報告では，Table 2 におけるステップ２までを紹介する．

4．システム開発の内容（１）導入手法の検討
現在の予備品における識別方法について説明する．
設備予備品は「白エフ」と呼ばれる管理ラベルで，透明な袋に入れた状態で針金で括り付けている（Fig. 3）．

Fig. 2. Spare parts place in SR.

Table 2. Development plan.

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また，一般予備品には作業者による手書きで作成された「予備品シール」が貼付されている（Fig. 4）．
棚卸業務改善及び日々の受払業務改善を行うには，現予備品置場の環境特性とシステムに求める条件を以下に記す．
＜予備品置場の環境特性＞

物及び管理ラベルに自動認識システムを採用することが・棚卸対象品が点在必要である．

・置場は東西 6 m，南北 10 m
・棚の高さ 2 m, 奥行き 1.8 m
・棚の中が暗い（10 lux程度）
・長期間保管のため，予備品ラベルが汚れて見辛い＜システムに求める条件＞
・容易に短時間で複数の読取りができること
・識別子の向きの意識が不要
・作業者が大きく移動せず，予備品を読み取れること（必要距離は Fig. 5 記載）
・読取り時に識別子の汚れによる影響を受けないこと
以上を考慮して，BC と RFID の性能比較を実施し，Fig. 3. White label.

検討の結果を Table 3 に示す．
Table 3 から，RFID の優位性とコスト及び近傍金属の影響による弱点が分かる．
また，Table 4 に示すとおり RFID は，周波数帯によって４種類に大別される．今回，7 ｍの広さをカバー出来る UHF 帯を識別手段の候補とした．

Table 3. Comparison of BC and RFID.

Fig. 4. Spare part sticker.

世の中に出回っている代表的な自動認識システ
ム

は，BC （Bar Cord）と RFID （Radio FrequencyIDentification）の２種類である．多くの流通商品がコストの面から BC で管理されている．しかし BC の読み取りには，印字面に近接して認識する必要がある．
一方，RFID は，タグに埋め込まれた ID 情報を近距
離の無線通信により読み取るもので，BC と比べコスト増となるが，読取り対象から離れて認識できる．そのため，レンタル商品やアパレル商品の管理さらに電子マネー等でも利用されている．SR 予備品置場の環境を考慮した上で，導入方法の検討を実施した．

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Fig. 5. Readable zone.

Table 4. Comparison of RFID standards.

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電気製鋼 第 83 巻 2 号 2012 年②テストパターン（２）導入前テスト

パッシブ型タグの中には，コイル状のアンテナが存在している．コイル状のアンテナにリーダーから電波を当①テスト条件
SR 予備品置場の環境下における読取りテスト条件は，てることで電気が発生する．電波によってアンテナが駆以下の通りである．

動し，リーダーが認識するという仕組みであるが，金属＜テスト実施情報＞

が近傍配置されると磁場の影響を受け，読取り率の低下

実施場所：SR予備品置場に繋がる．

使用機器：ATID社製

RFIDハンディリーダーライター

設備予備品は金属製であるため，読み取り率を確保することが一番の難所であった．

AT870-RF
使用タグ：パッシブ型・ドッグボーン型タグ

予備品とタグの距離，タグとリーダーの距離を考慮（汎用的であり，非金属用のため比較的低価格）

し，テストパターンを決定した．

＜環境情報＞＜テストパターン＞

RFIDは水分に弱いという特性を考慮し，晴天時と雨天・予備品とタグとの距離 金属から 10 cm，5 cm，3 cm，1 cm，0.8 cmおよび時でテストを実施した．
【晴天時】温度：26 ℃

湿度：34 %

照度：250 Lux

直接貼付の全６パターン【雨天時】温度：16 ℃

湿度：71%

照度：180 Lux

・タグとリーダーまでの距離
1 m～ 7 mの距離の 1 m刻みで各 10回ずつ＜テスト結果考察＞
テスト結果を Fig. 6，Fig. 7 に示す．

Fig. 6. RFID reading test in fine weather.

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Fig. 7. RFID reading test in wet weather.

・Fig. 7に基づくと，金属とタグを離すことで読み取り率を確保できる．
・また，リーダーとタグまでの距離は遠ざかるほど読みを採用した．RFID 付きの白エフを従来とおり針金で括り付けることで，空間の確保と外見を変化させることなく，導入することができた．

取り率が低下する．
・3 ㎝以上の空間を確保し，読み取りたい対象物が概ね2 ｍ以内にあれば高い読み取り率を確保することができる．
・タグが濡れない程度の湿度においては，読取り率の変化が見られない．

（３）システム開発内容

・識別方法の改善２（置場タグの新設）
棚卸を行うためには，予備品情報と置場情報が必要である．予備品のタグと置場情報のタグの読取りとシステムによる紐付けによって，置場情報の精度確保を狙った．
今回，棚識別用の管理タグ（＝置場情報）を準備し，置場タグと命名した．

当 社 の 予 備 品 管 理 シ ス テ ム と し て は， 既 にSR 予備品置場には 43 の棚が存在しており，各棚も金『COMMAND（COntrol systeM for MAinteNance of属製であるために白エフ同様，読取り率の低下回避策がDaido）』が存在しており，COMMAND の機能拡張とし必要である．て実施した．
開発内容を前述 Table 2 のステップ１とステップ２に分けて以下に報告する．

①ステップ１（棚卸業務改善）
棚卸後は，その結果を COMMAND に反映するため登録作業が必要である．
棚卸作業と登録作業の簡素化を目的として，ステップ１を実施した（Fig. 8）．

置場タグには，大同特殊鋼㈱研究開発本部で開発された磁性シートをタグ裏面に貼付することで金属からの影響回避を実現した 1）．
・棚卸作業の改善
導入前テストで使用したハンディリーダライタで棚卸を行う．予めハンディ内に棚卸対象情報・置場情報をダウンロードしておき，ハンディをかざして置場内を歩くことで，リーダと予備品の距離を短くし , 読取率を向上（現実的には 100％）させた．
棚卸後は，ハンディと COMMAND を連携させ，棚卸・識別方法の改善１（管理ラベルへの RFID組込み）
設備予備品の管理ラベルである白エフに UHF 帯 RFID

結果を COMMAND に反映させるようにした．以上の作業方法により，棚卸を劇的に改善することができた．

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また在庫情報の精度低下を懸念し，過剰な在庫保有に②ステップ２（日々の受払業務改善）至るという問題点も抱えている．

日々の予備品管理業務の一つに，予備品の受払いにお以上の背景から，ステップ２として受払い情報のリアける COMMAND への入出庫登録がある．予備品がメールタイム収集を目的とした入出庫登録業務の自動化を実カーから納品され，置場に置くことを入庫，置場から持施した．
導入ハードとしては，予備品の RFID タグ（白エフ）ち出すことを出庫と呼ぶ．
この業務の問題点としては，入出庫時の COMMANDを検知させるための RFID ゲートを予備品置場の出入りへの登録が後手に回り，在庫情報の精度が低下すること口に配置，物の移動方向を検知するセンサーをゲート足である．

元に設置した．ゲートの設置状況を Fig. 9 に示す．

Fig. 8. Spare parts control sytem outline of step 2.

Fig. 9. Set up of gate.

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ゲート通過時に白エフの RFID 情報と移動方向の情報

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・棚卸工数削減を自動リンクさせ，COMMAND へ自動伝送させる仕組

18 hr/3回・年

みとすることで，受払い情報の自動更新を実現した．

（純粋な棚卸工数で比較．情報メンテ工数は除く）

運搬方法は，従来通り「手持ち」「手押し平台車」「ハ→0.3 hr/3回・年ンドフォークリフト」「レール台車」の全ての手法で可②定性効果能とさせるべく，以下の通りの運用制限を与えることで・棚卸時の肉体的作業負担だけでなく，精神的な負担をRFID の読取率を向上（実際は 100 ％）させた．

大きく低減．
・薄暗い中で，棚の奥に潜り込む必要が無くなった．

・通常の歩行速度以下で移動すること

また，棚への昇降を不要としたため安全性が向上．

・センサーの誤検知を防ぐ為，入出庫時は必ず 1名の作業者で行うこと

・棚卸作業が，簡単且つ確実になったことにより，従来よりも棚卸作業を気軽に，且つ数多く実施することで・作業者人体に白エフを接触，近接させないこと（読取り率低下防止の為）
・アンテナ中心部から 2.5 m範囲内に余分な白エフが無いこと
・搬 送時には可能な限り白エフをアンテナに向けるこ

予備品管理の精度向上に寄与．

（２）ステップ２ 「RFIDゲートを用いた日常の受払業務改善」と・読取り率低下を防止するために，白エフを金属面①定量効果

で挟まないこと・受払情報の自動収集により，予備品管理情報の登録忘れを ZERO化．

5．システム評価②定性効果

延べ７か月に渡る今回のシステム開発を実施した事によって，下記のような様々な効果を上げ，現場作業及び今後の予備品管理に大きく貢献することができた．

（１）ステップ１ 「RFIDを用いた棚卸業務改善」①定量効果・設備トラブル対応時の予備品情報メンテの煩わしさから解放．
・入出庫状況及び頻度を定量的に把握できるようになった．
これにより，予備品の適正在庫管理へ一歩前進させることができた．
最後に，２つのステップを実施した後のハード構成図
を Fig. 10 に示す．

Fig. 10. Hardware workflow

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6．結び（１）今後の展開
・12年下期において，一般予備品をターゲットとしたステップ３を実施．
・最終的に，大同特殊鋼内の他工場への展開を計画．
（２）協力頂いた関係各位（役職及び勤務先は，2012年 9月現在）の御紹介
最後に今回のシステム開発における関係各社・各位を紹介し，本報告の結びとすると共に，関係各社・各位への御礼に代えさせて頂きます．
①大同特殊鋼㈱特殊鋼製品本部

知多工場設備センター

島ノ江様，草貫様，後藤様，
田端様②大同特殊鋼㈱生産改革部

モノづくり改革室③大同特殊鋼㈱研究開発本部

小澤様
電磁材料研究所

軟磁性材料研究室④マイティカード㈱深瀬様取締役技術本部長

平野様

営業マーケティング本部⑤㈱ＳＡＴＯ

名古屋支社

熊谷様

（文献）

1）
ハロゲンフリー高透磁率ノイズ抑制シート

ハイパーシールド[HS14]：電気製鋼82（2011）,97

池田様