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ファクトリ・オートメーション(FA)や産業自動化では、製造設備をネットワークに接続し、プロセス管理システムの効率と信頼性を向上させることで、コストの削減や環境への影響の緩和に貢献します。

半導体はSmart Industryアプリケーションの鍵となる技術です。FAおよび産業機器向け半導体の設計と製造で30年以上の経験を持つSTマイクロエレクトロニクス(NYSE:STM、以下ST)は、開発者が設計上の課題に対処する上で役立つ製品やソリューションの提供を通じて、次世代の工場の実現に貢献することができます。

産業用センサ、コネクティビティおよびPLC

Smart Industryは産業用センサを中心に構成されています。これらのセンサは有線および無線接続技術に加え、より効率的な電力変換技術をシステムに付加します。そこに新しいパワー制御システムも追加すると、生産システムの消費電力を大幅に削減でき、コストと炭素排出量が減少します。

リアルタイム・システムの一部となるためのプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)の更新は、産業システムのパフォーマンスをさらに可視化できます。これらは産業プロセス管理システムの変わらない部分である一方、サイズは小型化しており、産業自動化システムのリアルタイム性能を改善するために接続性を追加しています。

これは、リアルタイムでモニタでき、変動する製造要件のサポートに向けて迅速な再設定が可能なSmart Factoryの開発につながっています。

    • Industry 4.0は、このFAの次の段階であり、インダストリアルIoT(IIoT)の一環として生産現場のさまざまなシステムをネットワーク化します。

      クラウドからシステムをモニタし、制御することによって、システムを更新することなく情報がプロセスに追加されます。産業用ロボットなどの新しいシステムを生産設備に追加して、プロセス管理の効率を高めることができます。

      Industry 4.0 インダストリアルIoT (IIoT)
      STは、Industry 4.0およびSmart Industryの実現に貢献

      ロボットを含め、すべてのシステムのデータが収集され、処理のためにクラウドのデータベースへ送信されます。これにより、FAシステムの性能のリアルタイム・ディスプレイを使用してデータ・ダッシュボードを介してより俯瞰的にモニタ制御を行うことができ、閾値を超えた場合にはアラームが作動します。

      Industry 4.0 : 予知保全のイネーブラ

      しかし、それをさらに超えていきます。無線センサ・ネットワークからデータを収集し、プロセスのデータモデルを構築することによって、最適化および持続的改善の機会が得られるだけでなく、予知保全も可能となります。機械学習アルゴリズムをデータ・モデルに適用することで、傾向を特定でき、システムの正常性に対する変化が強調されます。このデータは、予想より早く故障する可能性のあるシステムを特定するために使用でき、予防的なメンテナンス作業を計画的に入れることができます。これにより、高いコストがかかる生産ラインの停止につながる故障を回避することができます。

      予知保全 産業用センサ
    • 産業用ロボットは、FAの柔軟性を高めます。2軸および3軸のシステムの使用により、生産性を高めることができます。

      ロボットおよび産業ロボット・オートメーション

      精度および再現性は、産業用ロボットの主要指標です。再現性は最も重要な要素で、生産システムの一環として毎回同じ作業が行われるようにします。

      これらはさまざまなレベルの運動制御を使用します。単純なピックアンドプレース組立工程では、限られた数のポジションでの繰り返し動作が必要ですが、溶接や仕上げなどのアプリケーションでは正確な向きや速度での連続制御が必要となります。

      産業用ロボットは機械視覚システムおよび機械学習と密接に連携して、ロボット・アームの正しい位置を特定できます。機械学習アルゴリズムを使用すると、プロセスの精度および再現性を高めることができ、効率が上がります

      ダイレクトドライブ・ロボットおよびアクチュエータ

      産業用ロボットの中にはダイレクト・ドライブ・システムを使用しているものがあり、それらはギヤ・システムを使用せず、電動機に直接接続します。最新のパワー制御システムが搭載されたダイレクト・ドライブ・モータを使用すると消費電力が低減され、2次元または3次元の正確な制御が、システム効率を向上させます。

      正確なモータを使用したロボットアームは、複数の機器に代わって幅広い柔軟な作業を行うことができます。これにより、生産システムの信頼性効率を高め、産業用無線センサ・ネットワークにリンクさせることができます。

      Industry 4.0 インダストリアルIoT (IIoT)
      ロボットやマニピュレータは、生産性を向上させ、過酷、反復性が高い、または危険な仕事から人間を解放する鍵となります。

      STは、産業用ロボット分野の主要メーカーと長期にわたる協力関係があります。STは、高精度オペアンプ、パワー・トランジスタ、バッテリ・マネージメントIC、32bitマイコン(STM32)、モーション・センサ、STSPINモータ・ドライバ、トランシーバ、ネットワーク・プロセッサ、Teseo GNSS測位ICなど、産業用ロボットに搭載されるさまざまな製品を提供することができます。

      産業用ロボット ソリューション
    • 産業機器へのセンサの追加は、IIoT(インダストリアルIoT)のデータを収集する上で非常に重要です。これは、多くの場合、<2>無線センサ・ネットワーク を介して行われます。Bluetooth®、Wi-Fi、HARTプロトコルからその他の産業プロトコルにいたる、複数の異なる無線通信技術を使用して、産業機器に搭載されているセンサからセンサ・ゲートウェイにデータを送信することができます。

      産業自動化に向けたクラウド・コネクティビティ

      クラウドに送信されたデータは、最先端のデータ分析および管理ツールを使用して、中央のデータベースを更新し、世界中のどこにいてもユーザにデータ・ダッシュボードを提供します。これが生産システムの生産性および効率を高め、予知保全を可能にし、Industry 4.0の一環としてFAシステムの利用可能性を拡大します。

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