移動型ロボットによる工場内自動走行の実現
スマート製造への道のりにおいて、産業用インターネットにおけるワイヤレス技術の推進の難しさが課題の 1 つです。
「現在の産業生産のシナリオにおいて、無線技術は産業用インターネットのわずか6%を占めており、そのうちWi-Fiは3%を占めています。産業用ネットワークリンクは依然としてフィールドバスと産業用イーサネットが主流です。」深圳5G産業連盟専門委員会の容楽田博士は、今年の上海産業博覧会で開催された5G+産業用インターネットに関する会議でこの点を指摘しました。
産業用インターネットにおいて無線技術が広く普及していない主な理由は、Wi-Fi、ZigBee、Bluetoothといった技術の性能（安定性、速度、拡張性など）に制約されていることです。そのため、多くのインテリジェントアプリケーションや産業用アプリケーションは、ワークショップで実際に導入・普及させることが困難です。例えば、産業生産の現場で大きな需要があるモバイルロボットアプリケーションが挙げられます。5Gの商用普及は、これらの産業分野におけるアプリケーションの課題に直接的に打撃を与えると予想されます。
5Gは産業物流の課題を解決し、移動ロボットは高い成長の可能性を秘めている
家電製品製造工場のCNC加工センターを例に挙げてみましょう。このCNC加工センターは、Appleの携帯電話用の工具を加工しています。11の生産ラインと約100の加工ユニットがあります。 CNCマシン 約1万2000平方メートルの敷地面積を誇る工場には、工具や工具が数多く設置されています。しかし、最近まで、工場の資材の分配や機械の積み下ろしは、依然として原始的な手作業で行われていました。そのため、膨大な人員と昼夜2交代制の労働が必要だっただけでなく、資材管理の混乱、生産効率の不安定さ、生産歩留まりの低下、管理コストの高騰といった問題もしばしば発生していました。これは、多くの従来型製造工場にとって喫緊の課題となっています。
自動化された資材分配・積載・荷降ろしシステムは、工場の資材搬送業務を効率的、正確、かつ柔軟に完了させるだけでなく、生産プロセスの調整に合わせて搬送ルート（HIA）を調整できるため、1つの生産ラインで十数種類の製品を製造できます。製造業の高度化が進む現在、工場にとってこれは避けて通れない課題となっています。
「マスカスタマイゼーション」生産モデルは今後の発展の潮流となり、この潮流に対応するために、生産の柔軟性とインテリジェント化の向上は、工場がインテリジェント化時代に足場を築くための必須の能力となっています。
その中で、柔軟性、自律性、自動化を備えた産業物流アプリケーションは、工場でますます評価され始めています。
無人搬送車（AGV）と自律移動ロボット（AMR）は、自動車業界から徐々に他の業界へと移行しつつあります。
特筆すべきは、1970年代初頭には既に自動車組立ラインでAGVが使用されていたことです。1974年、スウェーデンのボルボ・カルマル自動車組立工場は、AGVSを搬送手段として採用した自動自動車組立ラインを導入し、ボルボの組立時間は20%、組立不良率は39%、投資回収時間は57%、労働力は5%削減されました。時が経つにつれ、AGVとAMRは、ゼネラルモーターズ、トヨタ、クライスラー、フォルクスワーゲンなどの世界の主要な自動車工場の製造・組立ラインで広く利用されるようになりました。
しかし、自動車組立工場のように早期に高度な自動化を実現したのとは異なり、多くの伝統的な工業製造分野では自動化の度合いがまだ高くありません。同時に、産業用インターネットにおける無線技術の普及率の低さが、AGVやAMRなどのアプリケーションの適用を大きく制限しています。
AGVは自動誘導システムを搭載しており、手動ナビゲーションなしでシステムが所定のルートに沿って自動走行し、出発地から目的地まで商品や資材を自動輸送することができます。一方、AMRはセンサーとプロセッサを用いて、物理的なガイドやマーカーを必要とせずに資材を自動移動し、環境の様々な動的変化に対して自ら合理的な対応を行うことができます。どちらも、安定性、信頼性、低遅延のネットワーク環境を必要とします。
5Gの到来に伴い、AGVとAMRの応用は、工場における産業物流の課題解決に真に貢献するでしょう。適用シナリオは、フラット倉庫物流（パレットハンドリング、資材箱ハンドリング、ピッキングハンドリング、棚ハンドリング）とフレキシブル生産物流（SMT、自動積み下ろし、モバイルワークステーション、複合連携、ローラードッキング）を網羅しています。自動車に加えて、3Cエレクトロニクス、半導体、医療、新エネルギーなどの業界にもメリットがもたらされるでしょう。
先日閉幕した上海産業博覧会で、高工ロボット産業研究院（GGII）とスタンド・ロボティクスが共同で発表した「2020年自律移動ロボット（AMR）産業発展ブルーブック」によると、2019年の世界移動ロボット市場規模は139.5億元に達し、前年比5.68%増となった。そのうち、AGV市場規模は89.8億元に達し、全体の63.91%を占めた。一方、AMR市場規模は50.7億元に達し、全体の36.09%を占めた。中国市場について見ると、ブルーブックのデータによると、2019年の中国の移動ロボット市場規模は26.09億元で、前年比8.40%増加した。市場規模構造の観点から見ると、AMRの割合は依然として比較的低い水準にある。 2019年のAMR市場規模は7億8,500万元で、市場全体の30.09%を占めました。市場売上構造の観点から見ると、2019年のAMR売上高は18.72%を占めました。
（フレキシブル生産物流の主なシナリオ、出典：スタンダー、高工ロボット産業研究所（GGII）
高工ロボット産業研究所（GGII）は、中国市場は特に製造業や倉庫業の分野において、世界市場よりも高い成長ポテンシャルを秘めていると指摘しました。GGIIは、中国の移動ロボット市場規模の2020年から2025年にかけての年平均成長率が23.5%を超えると予測しています。2025年までに、世界の移動ロボット市場規模は90億人民元を超え、移動ロボットの販売台数は11万台を超えると予想されています。
5G工場のアップグレードが進行中
エンドツーエンドの技術革命として、5Gの重要な価値は数千もの産業に力を与える能力にあり、インダストリー4.0とインダストリアルインターネットは5G To B分野が重要なシナリオとなることは間違いありません。
5Gのサポートにより、産業物流は真のフルシナリオインテリジェンスを実現することが期待されており、これは工場が将来の「マスカスタマイゼーション」生産モデルに対応し、インテリジェントで柔軟な生産を実現するための非常に重要な進歩です。
前述のCNC加工センターのケースでは、国内の移動ロボットメーカーであるStand Roboticsが、二層6ステーションコンベアテーブルを備えた20台のAMR、ラインサイドドック11台、AMR用の統合5G機能を含む一連の自動化された材料分配および積み込み・積み下ろしシステムを提供し、通信遅延が大幅に短縮され、安定性が大幅に向上しました。
近年、通信事業者、通信機器・サービスプロバイダー、関連ハードウェア・システムメーカーなどでは、スマート物流に関する技術やソリューションの推進が積極的に行われています。
偶然にも、ファーウェイは最近、チャイナモバイル、ベッコフチャイナ、華恒社と提携し、5Gフルシナリオスマート物流システムを共同でリリースしました。このソリューションでは、低遅延で効率的なEtherCATのリアルタイムネットワーク通信メカニズムにより、複数の標準AGVの同期協調運転や、AGVとロボットの連携作業を実現できます。インテリジェント倉庫管理、資材配送、大型ワークピース搬送などの分野で幅広い応用が期待されています。
インテリジェント倉庫やインテリジェント製造における5Gネットワークの探究は始まったばかりで、ますます多くのテクノロジー企業が徐々に参入し始めています。例えば、IBMはエッジコンピューティングの実践から着手し、5G工場を中心とした独自のソリューションを提案しています。海外テクノロジーメディアLight Readingによると、同社は最近、3,000人の従業員を擁する「インテリジェント・コネクテッド・オペレーションズ」という事業部門を立ち上げ、資産・建物の最適化、製造・インダストリー4.0、IoT（モノのインターネット）、エッジコンピューティングなどを網羅しています。実際、IBMは5Gが製造分野に新たなビジネスチャンスをもたらすと期待しています。7月には、Verizonと提携し、企業顧客に5Gとエッジコンピューティングのソリューションを提供すると発表しました。
IBMの製造およびインダストリー4.0の実務を担当するパートナーであるデビッド・ミーク氏は、現時点では専用の5GネットワークはIBMと提携しているほとんどのメーカーにとってまだ高価すぎると指摘したが、「5Gは間違いなく一部のメーカーのロードマップに載っている」と述べた。