日本では、2020年3月から5Gの商用サービスが始まりました。現在5G対応エリアが徐々に拡大されています。また、5G対応スマートフォンも続々と発売されており、盛り上がりを見せています。

5Gについては、ライブ配信・VR・自動運転・遠隔医療などの活用方法がよく語られていますが、製造現場での活用方法については、あまり語られておらず、5Gが製造現場でどのように活用できるのかを具体的にイメージできている企業は多くありません。

本記事では、製造現場での5G活用の動向や利用する価値についてご紹介します。

5Gで何が変わる？

5Gとは「第5世代移動通信システム」の略称です。現在普及している4Gから進化した次世代の通信規格であり、三つの特徴を持っています。

「高速・大容量」

4Gの最大20倍の通信速度を実現し、大容量のデータを瞬時に送受信できる

「低遅延」

　通信による遅延が4Gの10分の1と限りなく小さくなり、違和感がなくリアルタイムな通信を実現

「多数端末同時接続」

　一つの基地局に同時接続できる端末数が4Gの100倍になり、あらゆる機器をネットワークに接続できる

これらの特徴によって、5Gではスマートフォンやパソコンだけでなく、家電やセンサなど身の回りのありとあらゆる機器がネットワークで繋がり、高速かつ安定した通信が可能になります。

5Gはあくまでも通信インフラであるため、各企業は5Gを活用した新たなサービスを実現すべく開発と実証実験を進めています。5Gの活用方法としてよく語られているのは一般の消費者向けの内容が多いのですが、製造現場においても5Gの活用が期待されています。

製造現場での課題

日本はその技術力の高さからかつては「ものづくり大国」と呼ばれ、国際的な競争力を有していましたが、近年では中国・韓国などのアジア企業の台頭によって競争力が低下しています。

現在、日本の製造現場は次のような課題を抱えていると言われています。

• 少子高齢化による慢性的な人手不足
• 若手人材が定着せず、技術継承が困難
• 人件費の高騰
• 人件費の違いによる海外製品との製造コスト差
• 市場の要望による多品種少量生産への対応やコストダウン

これらの課題を解決する手段として期待されており、製造業各社が取り組んでいるのが、「スマートファクトリー」です。スマートファクトリーは、デジタルデータの活用によって製造プロセスの最適化や生産性向上、品質向上を実現する未来の工場の姿と定義されています。

スマートファクトリーの実現のためには、生産設備やロボット、IoTセンサなどの工場内のあらゆる機器をインターネットに接続し、データを収集して見える化することが重要です。そのために、5Gの「高速・大容量」「低遅延」「多数端末同時接続」という特徴を生かすことができると考えられています。

製造現場での5G活用の動向

5Gの商用サービスはまだ始まったばかりですが、製造業各社は5Gを本格的に活用するための開発や実証実験を進めています。ここでは、製造現場での5Gの活用方法として期待されている取り組みを4つご紹介します。5Gが製造業に対してどんなメリットを与えてくれるのかを見てみましょう。

1. ビッグデータの収集と分析による工場の見える化

製造現場の生産性を向上させるためには、現状の把握と分析が必要不可欠です。5Gの「高速・大容量」「多数端末同時接続」という特徴を生かして、製造現場内のあらゆる生産設備やIoTセンサから常時データを収集してAIで分析し、工場の見える化を行います。そして、効率の悪い作業や不良率の高い作業を把握して改善することにより、生産性の向上が実現できます。
FA機器を製造するオムロン株式会社では、株式会社NTTドコモやノキアと共同で工場における5G活用実験を実施しており、IoTによるデータ収集とAIでの解析による生産性向上の効果を検証しています。

2.生産設備の遠隔操作

5Gの「低遅延」という特徴を生かして、遠隔でロボットなどをリアルタイムに操作することが可能になります。過酷な環境での作業をロボットに任せることで作業者の負担を軽減できるようになったり、熟練の技術者による遠隔での技術指導やサポートが受けられるようになり、生産性の向上や技術継承の面でのメリットがあります。

3.自動生産ラインの自律制御

スマートファクトリーでの新しい生産方式として検討が進んでいるのが「デジタルジョブショップ型」と呼ばれる方式です。これは、すべての作業工程が一つのラインで繋がっていた従来の方式とは異なり、各作業工程が独立しAGV(無人搬送車)によってモノが搬送されるという方式です。生産の進捗具合や混み具合に応じて柔軟に作業を入れ替えることにより、作業待ちの無駄を削減できます。
「デジタルジョブショップ型」の実現には、動き回っている多数のAGVがリアルタイムで情報を取得して連携する必要がありますが、そこで5Gが活用できると期待されています。

4.ARデバイスの導入による保守運用と技術者教育

製造現場へのAR(拡張現実)デバイスの導入が実施されています。ハンズフリーでの情報確認、熟練の技術者による遠隔地からの指示出しやサポート、教育・トレーニングなどの用途で利用されており、5Gによって低遅延な通信ができるようになれば、より快適にARデバイスを活用できます。

課題はローカル5Gの構築

　製造現場で5Gを活用することによって、大きなメリットを得られます。しかし、製造現場で今すぐに5Gの活用ができるというわけではなく、課題もあります。

通信キャリア各社は5G対応エリアの拡大を急いでいますが、時間もコストもかかるため、まだまだ全国どこでも使用できる状態には至っていません。また、製造現場は都市部より郊外にあることが多いため、いつ5G対応エリアになるかが分からないという状況です。

そのため、企業が製造現場に5Gを導入するためには、自社独自に5G基地局を開設し、「ローカル5G」の環境を構築する必要があります。しかし、ローカル5Gの構築には免許の取得が必要であり、設備投資やメンテナンスにかかる費用も莫大なため、簡単に着手できないというのが実情です。

今後5Gのさらなる普及に伴って5G対応の基地局機器や端末の種類が増えてくれば、設備投資の費用を抑えてローカル5Gを構築できるようになるでしょう。また、富士通がローカル5Gを月額費用で提供するサービスを開始すると発表しています。このように、ローカル5Gを手軽に構築できるようになれば、企業による5Gの活用はさらに増えていくと考えられます。

5Gによってスマートファクトリー化が加速する

　製造現場においても、5Gが活用されることによる新たな価値の創出が期待されています。5G活用は多くの企業で実証実験や一部導入が進んでおり、5Gによって製造現場のスマートファクトリー化が進めば、日本の製造業が国際的な競争力を取り戻すきっかけになるでしょう。