自動車工場に特化したリアルタイム排水監視システム

背景

　中国にあるこの自動車組み立て工場は、広大な敷地を有し、塗装から最終組み立てに至るまで多数のワークショップで構成されていますが、当時、同工場は以下に示す2つの重大な課題に直面していました。

• 工場が低地に位置しているため、大雨の際に敷地内への過度な出水や冠水が発生しやすく、生産活動が著しく停滞・中断するリスクを常に抱えていました。
• 中国国内における環境保護規制が年々厳格化しており、工場から排出される排水の厳格な管理・制御が義務付けられていました。
  

　これら2つの課題を解決するには、排出される排水・汚水の水位を常時緊密に監視することが不可欠です。しかしながら、当時は組み立て工場内のシステムが比較的古く、排水や汚水の監視は定期的にスタッフが現場へ赴き、マニュアルで行われていました。この非効率な手法では、集中豪雨などの突発的な出水に到底対応することができませんでした。さらに、当時の水位監視設備は、開閉作業もすべて手動で行わなければならず、各作業棟のシステムも完全に独立していました。広大な工場敷地内では、ただ作業棟間を移動するだけでも多大な時間を要しており、運用上の大きな負担となっていました。

システム要件

　この課題に対し、自動車組み立て工場が求めたのは、排出される工場排水の自動化された遠隔監視システムの構築でした。さらに、各ワークショップに分散する排水システムを相互に連携させ、一元的に集中管理・監視できるようにすることが必須条件となりました。しかし、各作業棟から中央制御室までの距離が非常に離れているため、データ転送における「信頼性」「低遅延」「セキュリティ」の確保が大きな障壁となりました。また、自動車組み立て工場の内部は粉塵が多く、温度変化も激しい過酷な環境です。その上、工場内には多種多様な電子機器や大型設備が配置されているため、従来の銅線を使用した配線では、データの伝送時に深刻な電磁ノイズ干渉（EMI）を引き起こすリスクが生じます。したがって、こうした通信切断やノイズによる接続リスクを完全に排除し、いかなる条件下でも極めて安定したデータ転送パフォーマンスを提供できる、強固なネットワークソリューションの選定が不可欠となっていました。

導入製品

• IMC-350I-SFP-A：ミニメディアコンバータ, 100Mbps, LFPT, SFP
• EKI-2528：8ポートFEアンマネージドイーサネットスイッチ
• EKI-9226G-20FMI：20ポートGbE SFPポート＋6ポートGbE マネージドイーサネットスイッチ

システム概要

　この課題を解決するため、自動車組み立て工場のオペレーターは新たな機器を導入し、排水放流を集中監視する画期的なシステムを構築しました。各ワークショップに設置された水質・水位センサ、流量計、およびPLC（プログラマブルロジックコントローラ）は、まずアドバンテック製の産業用イーサネットスイッチ「EKI-2528」に接続され、相互に連携されました。

　各EKI-2528から出力されたイーサネット信号は、次にアドバンテックの産業用メディアコンバータ「IMC-350I-SFP-A」へと接続されます。ここで電気信号から光信号へと変換されることで、光ファイバケーブルを介した長距離伝送が可能となり、作業棟から数キロメートル離れた中央制御室までの確実な通信ネットワークが確立されました。

　最終的に、これらの光信号は中央制御室に設置されたアドバンテックのレイヤー2マネージドスイッチ「EKI-9226G-20FMI」によって受信されます。この優れたネットワーク設計により、中央制御室のシステムは各作業棟からの広範な排水データを「リアルタイム」で受信できるようになりました。さらに、各作業棟のPLCを遠隔から制御可能にしたことで、大雨の際にもすべての作業棟の排水放流操作を中央制御室からリモートで一斉に開始できるようになりました。これにより、スタッフが各作業棟へ赴いて手動で水位を監視したり排水設備を開閉したりする必要が完全に無くなり、敷地内の冠水・出水問題を根本から解消することに成功しました。

• メディアコンバータ「IMC-350I-SFP-A」を用いた光ファイバ網の構築は、顧客に多くの利益をもたらします。第一に、光ファイバーケーブルは従来の銅線（メタルケーブル）に比べて細く軽量でありながら、引っ張りや圧縮の圧力に強い性質を持ちます。そのため、断線や損傷が起きにくく、柔軟な曲げ配線が可能で、大半の化学薬品に対する優れた耐食性も備えています。第二に、有線ネットワークで発生しがちだった通信遅延の問題を排除し、各作業棟からの膨大なセンサーデータをリアルタイムかつ確実に中央制御室へ届けます。第三に、強固なデータセキュリティです。光ファイバは外部からの盗聴が極めて困難であるため、ネットワーク展開における安全性が大幅に向上します。
• 各種センサやPLCが自動かつリアルタイムに稼働するため、作業員による定期的な水位チェックや排水設備の現地操作が一切不要となりました。これにより、異常発生時のレスポンスタイムが劇的に短縮され、突発的な災害に対する工場の柔軟性と機敏性が向上するとともに、運用コストの削減に貢献します。
  
• 水位と水質をリモートで同時監視できるため、中央制御室のオペレーターは、広大な敷地内を移動する時間を一切無駄にすることなく、すべての作業棟の最新状況をリアルタイムに一元把握できます。
  
• センサ、PLC、およびイーサネットスイッチ「EKI-2528」で構成されるシステムはモジュール式設計を採用しているため、将来的に自動車工場内に新たな作業棟が増設された場合でも、極めて容易にシステムを拡張・複製することが可能です。
  

システム構成図

まとめ

　この自動車組み立て工場の排水放流システムは、アドバンテック製品の導入によって完全に刷新され、時間のかかる従来の手動運用から、リアルタイムかつネットワークベースの自動化システムへと生まれ変わりました。各種センサが自動的に収集したデータは、イーサネットおよび光ファイバ接続を介して中央の集中管理システムへと転送されます。これにより、広大な工場敷地内のすべてのワークショップに分散していた排水放流システムの一元管理・統括が可能となりました。本システムの稼働により、管理効率が劇的に向上しただけでなく、敷地内への過度な出水・冠水に伴う生産活動の停滞や中断を未然に防止することに成功しています。さらに、水質をより緊密に監視・制御できる体制が整ったことで、厳格化する各種環境保護規制に対する確実なコンプライアンス体制を確立しました。

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アドバンテックが選ばれる理由

　アドバンテックは、イーサネット通信と光通信技術、および以下の堅牢な産業用機器を組み合わせることで、お客様の厳しい要求要件にカスタマイズされた包括的な通信ソリューションを提供しました。

• 産業用メディアコンバータ「IMC-350I-SFP-A」は、最大80キロメートルもの長距離伝送能力を備え、-25℃～85℃という極めて広い動作温度範囲に対応しています。これにより、広大な工場敷地における長距離データ伝送と過酷な設置環境（耐環境性）というお客様の要件を完全に満たしています。
• 産業用アンマネージド・イーサネットスイッチ「EKI-2528」は、キャビネット内への省スペース設置を可能にするコンパクト設計と、DINレールマウントを採用しており、本システムに最適な仕様となっています。さらに、電源トラブルによる機器の停止を防ぐ冗長電源入力設計を備えています。
  
• 産業用レイヤー2マネージド・イーサネットスイッチ「EKI-9226G-20FMI」は、多数の光ポートを標準搭載している点が最大の特長です。これにより、各ワークショップから送信されてくる複数の光ファイバ信号を、中央制御室で同時に受信・集約することを可能にしています。