5Gが製造業をどう変えるのか?メリットや業界の動向も解説

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現在はスマートフォンなどのデバイスと4G(4th Generation)が「個人とインターネットの繋がり」を提供していますが、5G(5th Generation)は「IoT(モノとインターネットの繋がり)」の普及に必須となる技術と言われています。

世界的にあらゆる業界が5Gをビジネスに活かそうと注目する中、製造業界にはどのような動きが起きているのでしょうか。今回は、5Gのメリットを製造業界視点で解説し、活用事例を実際の企業動向を交えてご紹介していきます。

5Gが製造業にもたらす技術とメリット

5Gの技術的な特徴は、「超高速化」「超低遅延」「同時多数接続」の3つに大別できます。3つの技術は、いずれも4Gと比較した場合、通信に関連した性能の飛躍的な向上が期待できるのです。

では、「それぞれの技術が製造業にどのようなメリットをもたらすのか」を解説していきます。

超高速化でデータ処理の効率アップ

超高速化とは、文字通り通信速度を高速化する技術です。現在の主流である4G(LTE-advanced)は、最大1Gbpsの受信(ダウンロード)速度ですが、5G規格は理論上10~20Gbpsまで高速化が可能です。

超高速化のメリットは、大規模データの処理を容易にする点にあります。製造業においては、生産ラインで扱われるデータの処理効率が向上したり、より高精細な検査用画像が送信可能になるといった効果が期待できます。これにより、作業効率やデータ分析能力、検査精度の向上へと繋がるでしょう。

超低遅延で遠隔制御も精度向上

超低遅延とは、通信における遅延(タイムラグ)を極めて小さく抑える技術です。5G規格で同ネットワーク内の端末が直接通信する場合は、4Gの10分の1以下となる1ミリ秒程度まで遅延を短縮できるようになります。

超低遅延のメリットは、データ通信のリアルタイム性が確保できる点です。製造業においては、産業機器(端末や産業用ロボット、センサーなど)間の通信に遅延がほとんどなくなることで、遠隔地同士の映像を通じた情報共有がスムーズになったり、遠隔制御の精度が向上する効果が期待できます。

同時多数接続による大規模なデータ収集

同時多数接続とは、一度に大量の端末をインターネットに同時接続可能にする技術です。1k㎡範囲内の接続可能数は、4Gで10万台が限度でしたが、5Gでは100万台まで拡張される見込みです。

製造業において、同時接続数が大規模になれば、より多くの装置や設備が制御可能となり、同時に大規模なデータ収集が可能になります。例えば、倉庫に保管された在庫の位置や内容を詳細に管理できるほか、装置同士をデータ連携することで生産ラインの情報に一貫性をもたせることもでき、管理能力が大幅に向上する効果が得られます。同時多数接続技術は、生産現場におけるIoT化には欠かせない要素と言えるでしょう。

また、超高速化による分析処理能力と、同時多数接続によるデータ収集能力が組み合わさることで、生産現場のデータから新たな付加価値を生み出す「スマートファクトリー」の実現にも一歩近づくことになります。

参考:「移動通信分野の最近の動向」総務省

5G活用に向けた国内の企業動向

近年の製造業界は、「インダストリー4.0」に向けて世界的に動き出しています。インダストリー4.0とは、デジタル技術の活用によって製造プロセスを変革する趣旨の新たな産業革命で、ドイツ政府が発表したハイテク戦略の中のプロジェクトに由来します。日本においても、総務省やさまざまな大手企業が基盤づくりに取り組んでいる最中です。

インダストリー4.0を構築するためには、5Gの活用が不可欠とされており、すでに日本国内では5Gの有用性を検討する実証実験が各所で行われています。そこで、国内企業が連携して取り組んでいる実証実験や、具体的な5G活用想定の代表的な例をご紹介していきます。

ハード面とソフト面の整備

ファナック・日立製作所・NTTドコモの3社は、工場やプラント内で5Gを活用した完全無線通信化や生産効率向上を目指す共同検証を開始すると発表しています。実証実験では、NTTドコモが通信回線を提供した上で、ファナック側は自社工場で産業機器間の5G接続および無線制御の検証を行い、日立側は制御ネットワークへの適用性検討や高精細映像のリアルタイム共有などによる遠隔保守作業支援の検証が行われる見通しです。

FAとITの各スペシャリストによるこの共同検証から、ハード面となる産業設備と、ソフト面となる制御技術やITソリューションの両方の側面から整備を進めていく重要性が読み取れます。

参考:「FIELD system について – FIELD system -」ファナック株式会社

熟練者の作業を分析・活用

オムロン・ノキアソリューションズ&ネットワークス・NTTドコモの3社が発表した共同検証の一角では、オムロンの工場内において熟練者の作業を分析・活用する実証実験が行われます。

実験の内容は、従業員の作業風景を撮影し、AIによって従業員の熟練度の違いを分析するというものです。若手従業員には5Gを使ってリアルタイムに作業の指示を出すことで、現場の作業効率を高めるという狙いがあります。それだけでなく、製造業の課題の一つとなる「現場に蓄積されたノウハウの伝承」をAIが行うことで、人材育成が充実する可能性についても注目されています。

参考: 「(お知らせ)NTTドコモ、ノキア、オムロン、製造現場における5G活用実証実験に合意 」 NTTドコモ

機械部品の異常検知

2019年12月、THK・NTTドコモ・シスコシステムス・伊藤忠テクノソリューションズの4社が開発に携わった製造業向けIoTシステム「OMNledge(オムニエッジ)」が正式に受注を開始することが発表され、話題となりました。同システムは、部品にセンサをつけて状態を見える化する機能を提供し、独自のアルゴリズムと豊富なバックテータで異常予兆の検知まで対応が可能です。また、センサーやエッジコンピューティングルーター、通信用回線、IoT基盤構築や運用支援などの複合的な要素がパッケージングされています。

現状はLTE回線を用いたクラウドデータ管理手法を採用していますが、ゆくゆくは5Gによる完全無線化が実現できるよう、すでに実証実験が行われているとのことです。

参考:「OMNI edge 製造業向けIoTサービス」THK株式会社

製造業への5G導入期には「ローカル5G」で対応

製造業への5G導入が進む一方で、5G環境の整備は人口が密集した都市部から行われ、生産拠点の多い地方部までカバーするのに時間を要するという課題があります。この課題を解決する鍵となるのは、企業や工場内のみに通信網を敷く「ローカル5G」というネットワークシステムです。

ローカル5Gは、自社のみで帯域を利用できるため、安定した通信とセキュリティが確保できる点や、導入時期・設置場所は企業の裁量で決められる点が注目されています。ただし、特定の範囲内で利用を許可された5Gの周波数を割り当てる方式を採用しているため、利用の際には無線局免許が必要です。

すでに多くの企業がローカル5G事業に参入する意思を示しています。総務省は2019年12月17日に「ローカル5G導入に向けたガイドライン」を策定し、合わせて同月24日にローカル5G無線局免許の申請受付を開始するなど、本格的な整備が進んでいます。

参考:「ローカル5G導入に向けたガイドライン」総務省

5Gが世界の産業を変革する未来は近い

4G規格から圧倒的な性能向上を遂げる5Gは、2020年から本格的な国内のサービス展開が始まる見通しです。世界中が5Gの将来性に注目する中、製造業界では生産現場内のIoT化やスマートファクトリーの実現に向けた動きが活発化しています。今後も5G関連の企業動向から目が離せない状況が続きそうです。

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