ローカル5Gとデジタルツイン活用_現場視点で工場のレイアウトシミュレーションの有効性を実証実験

ローカル5Gとデジタルツイン活用_現場視点で工場のレイアウトシミュレーションの有効性を実証実験

株式会社ビーライズは、株式会社東芝の工場において、デジタルツインを活用した「工場レイアウトシミュレータ」の実証運用を開始しました。本プロジェクトは、東京都が推進するローカル5G技術の社会実装・普及プロジェクト「TokyoNEXT5G」の一環として、Plug and Play Japan株式会社の支援のもと始動し、現場の意見を取り入れた実践的なシステムが構築されています。

開発の背景

日本の製造業では、近年、人手不足や技術伝承といった経営課題が挙げられています。これに対し、ビーライズは現場に寄り添った業務支援システム「現場AI」の開発を進めており、そのノウハウや現場作業員の記録などをデジタルツイン上に集約することで、遠隔地からでも現場サポートが可能となる未来の実現を目指しています。

この未来を実現する上で課題となるのが、各現場作業員がAIと繋がり、デジタルツイン上にデータが集約される際の通信インフラへの負荷です。本プロジェクトでは、同時多接続、高セキュリティ、低遅延といった強みを持つローカル5G技術に着目し、将来的なデータ基盤となる工場デジタルツインと通信インフラとなるローカル5Gを接続し、運用する実証実験が行われました。

この取り組みは、東京都の補助金を活用し、東芝より実証フィールドとして工場内スペースが提供されることで、産官連携による強固な開発・実証体制が実現しています。

工場レイアウトシミュレータの特徴と実証実験の狙い

本システム「工場レイアウトシミュレータ」は、実際の工場現場での定常的な業務改善に直結するよう、現場からのフィードバックをもとに改修と機能実装が行われました。本実証実験では、ローカル5G環境下において、大容量の空間データとレイアウトデータが通信可能であるかどうかが実証されています。

現場の声を反映したUI/UX改善と柔軟性

3D空間の操作やレイアウト操作、スケジュール調整操作などが、現場作業員の方々がストレスなく使用できるよう細かく調整されました。

実務に直結するシミュレーション機能（安全確認・グループ化など）

什器などのアセット配置（2D/3D連動）に加え、「人作業エリア」を設定・表示する機能が搭載されています。これにより、単なるモノの配置だけでなく、「安全な作業スペースが確保できているか」を仮想空間上で事前に検証することが可能です。

空間使用率（稼働率）の自動計算とスケジュール管理

カレンダー形式のメイン画面では、各エリアの「稼働率（％）」が自動計算され一覧表示されます。製造エリア名、稼働期間、顧客名、製造型番などの生産管理情報とレイアウトを紐付けることで、客観的なデータをもとにレイアウトのシミュレーションを行えます。

未来を見据えたローカル5Gの鍵

本実証実験では、将来的な工場の拡張性も視野に入れています。今後デジタル化が進むと、全現場作業員がスマートグラスなどのウェアラブルデバイスを装着して作業支援を受ける、という働き方が標準になることが予想されます。各デバイスからの膨大な映像やログデータをリアルタイムにデジタルツイン上へ反映させる仕組みが必須となる状況を見据えた際、ローカル5Gが品質の維持と効率化を同時に推し進める鍵になると考えられています。

デジタルツインを加速させる「ローカル5G」

本プロジェクトでは、大容量データの取扱いやセキュリティの維持といった工場特有の課題に留意しつつ、デジタルツインの機能を効果的に活用する必要がありました。そこで本システムの基盤として採用されたのが、次世代インフラであるローカル5Gです。

同時多接続

将来的に全現場作業員がウェアラブルデバイスやPCからAIにアクセスし、そのデータがデジタルツイン上に保存されていくことを考えた際に、ユーザーがストレスなく利用するために、同時多接続に耐えうる通信インフラが必要となります。

高セキュリティの担保

工場内のレイアウトや生産ラインのデータは最高機密です。閉域網であるローカル5Gを使用することで、外部への情報漏洩リスクが遮断され、安全なデータ蓄積が実現しています。

低遅延

現場で稼働するロボットやカメラは、大容量かつリアルタイムの情報通信が要求されます。これらが損なわれた場合、製品の生産性の低下や障害復旧の長期化など企業の損失に繋がるため、低遅延の安定した通信環境が必要となります。

今後の展望

本システムは、従来から行っているExcelによる現場管理では分からなかった、現場に隠れた課題を分析できるシステムを目指し、検証が行われてまいります。

さらに今後は、ロボットにカメラを搭載して工場内を自動巡回させ、現場の障害物や日々の変化をデジタルツイン上へリアルタイムに更新する機能の実装も視野に入れています。

この取り組みの基盤となっているのが、ビーライズが提供する「現場AI」です。「現場AI」は、現場が本来の業務に集中できる環境をつくり、人の能力を最大化するというコンセプトのもと、大きく2つの側面から現場の課題を解決します。

• 空間活用と作業時間を効率化
  情報を空間に表示し、AIが記録を代行することで、「準備・入力・検索」の手間をゼロにします。

• 技術の社内リソース化
  ARガイドによる指示やAIの判定サポートにより、新人の教育期間を短縮し、熟練者が持つ技術の属人化を防ぎます。

今回のローカル5G環境下における実践的なデジタルツインの運用実績を皮切りに、今後は「現場AI」のソリューションとして、製造業にとどまらず建設現場、設備管理・警備、物流倉庫、スマートビル、インフラ施設など、高度な空間管理が求められるあらゆる業界のDX推進に伴走していくことが期待されます。