スマートファクトリーとは？：エッジAIによる製造工場への貢献

重要なポイント

• 多くの現場や工場をもつ製造業では、怪我などの事故防止が大きな課題となっており、安全対策のため、いわゆるスマートファクトリー化の検討が始まっています。
• エッジAIは、工場等の作業効率化や安全性向上の点で、非常に優れたソリューションです。クラウドベースのソリューションと比較すると、エッジAIは現場でのデータ解析が可能なことから、リアルタイム性を持つだけでなく、システムのランニングコストを大幅に低減することが可能です。
• エッジAIとカメラを組合わせて、工場でロボットや機械に囲まれて作業をする人が、不意に危険エリアに進入してしまう場面を検出します。装置や棚のレイアウトを変更した場合もフレキシブルにカメラ位置を変更することで、死角を取り除くことが可能です。

製造業における一般的な安全上の課題

製造業において職場における事故は根強く、その件数は増加傾向にあります。2020年、日本の製造業における死亡事故全体のうち43％は、固定機械（搬送機や金属製造機など）が原因となっていました。また、製造業における死亡事故のうち33%は、作業者の体の一部が重機に巻き込まれたり、重機の間に挟まれたりして発生しています。(出典：JISHA)

安全の確保は最優先事項であることは言うまでもありません。 しかし、現場はますます複雑になっているため従来の安全対策はもはや機能不十分と言えます。 例えば：

1. 危険な領域をフェンスで囲むと作業者の動きが制限されるため、作業性が低下したり、フェンスを超えて作業することで却って事故を引き起こす可能性もあります。 通常、機械周辺の危険領域と、機械操作盤はある程度距離があります。 また、危険領域が操作盤から死角になっていることもあります。 目視で確認することができない作業者が危険領域内にいるにもかかわらず機械が稼働を始めると、作業中の機械に手などの身体部位が巻き込まれたり挟まれる危険性が高くなります。

2. 作業者は先端からつま先まで保護服を着ている場合には、機器付近での事故リスク検出としては熱センサーは現実的な選択肢ではありません。

3. 製造工場のレイアウトが頻繁に再配置される場合（例えば、工場が製造工場を別の外部生産者に貸し出す場合など）、位置が固定され、調整不可能な安全対策は役割を果たすことができません。

4. クラウドソリューションでは、安定したネットワーク接続が必要です。 また、クラウドサーバーとのデータのやりとりには多少のタイムラグが発生します。 事故防止の観点では、コンマ1秒単位での安全管理が求められます。 エッジAIのソリューションは安全管理の面でより有効な選択肢と言えるでしょう。

インダストリー4.0およびIoTデバイス（データを収集および送信するネットワーク接続デバイス）の進歩に伴い、安全管理が多様化する工場の課題に対応する新しい有望なソリューションが登場しています。 最近のコロナウイルスのパンデミックは、多くの企業にとって従来の体制を見直す機会となり、継続的なイノベーションの重要性を改めて浮き彫りにしています。

スマートファクトリーとは

インダストリー4.0の時代には、企業はデジタルテクノロジー（人工知能やビッグデータなど）を活用して、働き方を大幅に変革します。コネクティビティはこのプロセスの鍵です。いわゆる「スマートファクトリー」では、高度にデジタル化された工場で人間、機械（協働ロボットなど）、およびプロセスが、シームレスに相互作用します。

スマートファクトリーでは、センサーを備えたデバイスが製造工場全体に配置され、データを継続的に収集して処理します。スマートシステムだけでもすでに生産性の向上が見られると思いますが、集約されたデータの分析に、会社全体がアクセスを可能とすると、より意味のある変革となり得ます。

現在、AIの活用により、このデータは翻訳されるだけでなく、完全に自動化されたプロセスによって解釈されます。スマートファクトリーは、エンドツーエンドのデータ管理ツールに組み込まれているため、これまでにない分析と考察が可能です。これらの考察により、情報に基づいたデータ駆動型のビジネス上の意思決定を行うことができ、将来のパフォーマンスと運用の健全性に関する予測も行うことができます。これにより、競合他社に対して大きなアドバンテージを得ることができます。

スマートファクトリー化する要因

多くの事柄が絡み合った要因が工場に「スマート」化をもたらします。 多くの企業では、将来の市場での競争力と革新性を維持するために、デジタルトランスフォーメーションプロセスを積極的に導入しています。（デジタルトランスフォーメーションが生き残るための鍵である理由については、専用のブログ記事をご覧ください）。

スマートファクトリーは、AIを活用した画像分析とビッグデータの管理力を借り、内部プロセスと外部プロセスの両方を正常に最適化し、製品の品質を向上させ、稼働コストのかかる機械のダウンタイムを最小限に抑えたうえで、事故防止にも貢献します。

昨今の複雑な環境下では自動化された安全管理が必要になっています。 Edge AIの導入頂いた場合、工場では次のことが可能になります。

• • • 工場内労働者の動きの観察
    • 人間と機械（協働ロボットなど）の間の相互作用を保護
    • 労働者が倒れたり、怪我、病気になった際の検出
    • 生産現場内での疑わしい動き、機械の不適切な使用の監視
    • 危険エリアまたは制限エリアへの不正アクセスの報告
    • 緊急時の即時対応（マシンの停止や監督者へのアラートの送信など）

エッジAIがデータソースを元にすぐに画像分析をもたらす

さまざまな業界の大手企業が緊密に協力しましたが、AIと画像分析に「万能」アプローチがないという結論に至りました。そのため、顧客ごとに大きく異なる要件に対応し、用途も非常に広く、完全カスタマイズが可能なモジュラーソリューションを最新のテクノロジーを利用して開発したいと考えました。

先ほど、クラウドベースのソリューションに関連する課題について説明しましたが、離れたクラウドサーバー間ですべての生データを送受信するには、時間とコストがかかります。エッジAIは計算能力をナノコンピューター内のデータソース上に有し推論実行ができるため、ネットワーク遅延や高額なクラウドコンピューティング料金を防ぐことができます。

データは外部環境に送信せずにローカルで処理されるため、エッジAIは多くの製造業の皆様のプライバシーとセキュリティの懸念も対処します。

なお、データが「エッジロケーション」で処理される場合、ストレージとさらなる分析のためにクラウド環境を利用するという、クラウドテクノロジー活用の余地はあり得ると考えます。

高速、多用途、低コスト–製造業の皆様へのメリット

Avinton Edge AIカメラでは、機械学習が中心的な役割を果たします。 AIエンジンは、センサーデータ（主に視覚データ）の完全自動化された収集を通じて、状況を深く理解します。 「視覚データから意味をなす」という原則は、人間の視覚と比較することができます。ただし、機械学習は、人間よりも高速かつ正確にパターンを検出できます。

エッジAIカメラには複数のセンサーを搭載できます。これにより、お客様の個々の要件（音、振動、温度、湿度など）に固有の追加データを収集できます。ナノコンピューター内のAIは完全に自動化され、リアルタイムでデータを分析するため、エッジAIは1000分の1秒ごとに問題が発生する状況に特に適しています。

例えば、重機や協働ロボットが動き始め、エッジデバイスが近くに立っている作業者を検出した場合、怪我を防ぐために即時にアクション（機械の停止やアラートの送信など）し、事故を防止します。組立ラインでは、エッジAIテクノロジーが、コストのかかるダウンタイムを防ぎ、設備総合効率（OEE）スコアを向上させるうえで重要な役割を果たすことができます。また、製造工場のレイアウトを頻繁に再配置する場合でも、それに応じてAvinton エッジAIカメラの設置場所を変更したり、危険エリアをシステムＵＩ上で簡単に設定・調整することができます。

エッジAIカメラの特徴

多くのハードウェアメーカーやソフトウェア会社がありますが、そのほとんどは特定部品のみの提供です。 Avintonでは、デジタルトランスフォーメーションのコンサルティングとソフトウェア開発のみならず、AIをIoTデバイスに実装することろまで担います。 そのため、セキュリティを重視したうえで、包括的かつ完全カスタマイズ化したソリューションのご提供が可能です。

お客様個々の要件を評価し、AIカメラに実装するための最適なAIモデルを準備します。 製造工場に役立ち、すぐにご利用いただける画像および音声分析機能の概要を以下にまとめました。

物体検出：

• • • 重機や協働ロボットに接近した身体の一部（手など）の検出
    • 適切な安全装具が着用されているかどうかの検出（ヘルメット、保護メガネ、衛生マスク、安全ベストなど）
    • 機械内などへの置き忘れメンテナンスツール、ボルトの緩み、または異物の検出
    • 腐食、亀裂などの表面異常の検出

奥行き感知：

• • • 距離の測定により、体積測定、オブジェクトの測定、3Dスキャンなどが可能

スピード検出：

• • • 移動するオブジェクトの速度を推定（例えば、注意深い動作が必要な状況の場合）

姿勢推定 :

• • • 労働者の姿勢を追跡し、通常は見られない異常姿勢を認識（例：倒れたり怪我をした場合の検知）
    • 機械の誤使用またはその他の疑わしい行動の認識

音の分類：

• • • 音のパターン（機械の音など）を特定し、実際の故障が起きるより前に異常を検出

エッジAIが先端を行く理由

Edge AIは、シームレスに現場での安全管理を可能とするセンサー機能を工場に備えるという、前例のないソリューションです。遅延が発生しやすくコストがかさむデータのクラウド転送を回避することが可能で、さらに、コンピューティング能力を必要な場所に導入することができます。 Edge AIは、これまでのどのソリューションよりも高速かつ安全に推論を実行できるため、速度が重要となる現場に最適です。

Avinton Edge AI Cameraは、最新のテクノロジーを活用することで、インダストリー4.0時代の工場の安全性を向上させます。その幅広いリアルタイム画像分析機能とカスタマイズ性により、生産現場の監視から「死角」を取り除き、稼働時の作業者の安全を確保します。当社のソリューションは拡張性が高く、お客様の要件にあわせてハードウェアの選定からAIモデルの処理能力を選定、開発対応することが可能です。時代に応じて求められるソリューションや要件は大きく変化します。それに応じてスピーディにソリューションの機能やポートフォリオも増やし、対応させています。

製造業以外では、当社のエッジAIソリューションは、交通と公共交通機関の管理、建設現場の安全管理、POSマーケティングの改善、公共スペースと衛生管理、農業の収穫量を最大化することに効果的です。

当社の技術コンサルティングとソフトウェア開発は、実現可能性の分析と念入りなコンセプト実証実験結果（Proof of Concept）に基づいており、多様な顧客ごとに特有のニーズを解決するため、効果的で投資対効果の高いソリューションを提供します。御社がデータに基づき意思決定する企業となっていただくことが、私たちの目標です。

詳細については、Avinton Edge AIカメラのページをご覧になるか、デモやコンサルティングサービスについてお問い合わせください。