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EVバッテリー製造におけるWi-Fi接続を活用した自動ガイド車(RGV)の導入

2023/04/21
EVバッテリー製造におけるWi-Fi接続を活用した自動ガイド車(RGV)の導入

背景

 知能物流の中心的な技術として、自動運搬車両は近年急速に成長しており、大手自動車メーカは新しい生産ラインの設立に投資しています。従来の機械製造や化学処理などの産業に加えて、電子機器や家電分野での新たな応用が、代替燃料車両、特に電気自動車(EV)の販売を増加させています。

 従来の自動車生産ラインが重要な組み立て、溶接、塗装の工程を含むのに対し、EV製造の重要なポイントは電力バッテリー技術にあります。したがって、電力バッテリーの生産を最適化することがEVへの投資と研究開発の主な焦点となっています。

 近年、中国に拠点を置く自動車メーカが複数の電気自動車(EV)を発売し、高い評価を受け、記録的な売り上げを達成しました。これにより同社は、中国のEV市場におけるリーダーとしての地位を確固たるものとしました。現在このメーカは、車両製造技術と特許取得済みのリチウムバッテリー技術の両方を持つ、数少ない自動車ブランドの一つです。競争優位性を維持するために、同社は、工場のインフラと生産プロセスを最大限に効率化し、生産性を向上させることに力を入れています。

システム要件

 近年、中国に拠点を置く自動車メーカが複数の電気自動車(EV)を発売し、高い評価を受け、記録的な売り上げを達成しました。これにより同社は、中国のEV市場におけるリーダーとしての地位を確固たるものとしました。現在このメーカは、車両製造技術と特許取得済みのリチウムバッテリー技術の両方を持つ、数少ない自動車ブランドの一つです。競争優位性を維持するために、同社は、工場のインフラと生産プロセスを最大限に効率化し、生産性を向上させることに力を入れています。

 レールガイド車両(RGV)は、倉庫での迅速かつ高容量な処理に頻繁に使用されます。バッテリーセルの取り扱いを自動化し、効率を高めるため、同社は工場の生産ラインをRGVトロリーでアップグレードすることを計画しました。レールを使ったシャトルとして、RGVは、出荷・入荷ステーション、バッファステーション、コンベヤ、エレベータ、ロボットなど、他の物流システムとの統合が容易で、素材の取り扱いや輸送に活用することができます。

 既存のインフラや高密度な生産ラインのレイアウトに加え、複数の鋼構造物や高出力電気機器の存在により、深刻な電磁干渉が発生しています。そのため、スケジューリングシステム、RGV制御システム、および携帯型タブレット間での安定した通信を確保するには、産業用データ伝送に対応した信頼性の高いWi-Fiネットワークの構築が必要です。これにより、円滑な生産運用が可能になり、生産効率の向上が期待されます。

 さらに、既存のPLC制御システムがModbusを使用しているため、無線通信ソリューションはModbusプロトコルの転送機能に対応し、スムーズかつ簡単な統合が可能である必要があります。また、工場内に複数の生産ラインが存在することから、それぞれのラインのシステムを独立させ、生産異常を防ぐ設計が求められます。このような取り組みにより、生産プロセスの効率化と安定性が確保されます。

導入製品

  • EKI-1361:1ポート RS-232/422/485 / 802.11b/g/n 無線LAN シリアルデバイスサーバ
  • EKI-6333AC-2G:IEEE 802.11 a/b/g/n/ac 対応同時デュアルバンド、Wi-Fi アクセスポイント/クライアント
  • EKI-2528:8FEアンマネージド・イーサネットスイッチ

システム概要

 このプロジェクトでは、生産ラインの自動化と柔軟な製造システムの構築を目的に、統合型のRGVソリューションが採用されました。バッテリーパックの生産ラインにはレールとRGVトロリーが導入され、材料の運搬やバッテリーセル・モジュールの輸送を効率化しました。さらに、ワイヤレス通信機能を実現するために、アドバンテックのEKI-1361 Wi-FiクライアントとEKI-6333AC-2G Wi-Fiアクセスポイント(AP)が主要コンポーネントとして活用されました。

 EKI-1361クライアントは、シリアルからWi-Fi、イーサネットからWi-Fi、および2.4G/5G帯域のサポートを提供し、ソリューションの柔軟性を高めるとともに、RGVアプリケーションに必要なワイヤレス通信とネットワーク接続を実現します。RGVトロリーには、PLC制御キャビネットが搭載されており、このキャビネット内のPLCコントローラにイーサネット接続でネットワーク化されたEKI-1361クライアントが設置されています。一方、生産ラインごとに設置されたEKI-6333AC-2G Wi-Fiアクセスポイント(AP)は、ワイヤレス通信のバックアップとして機能し、ネットワークケーブルを介してスケジューリングシステムのホストと接続されています。

 生産現場において、ハンドヘルドタブレットを活用することで、オペレータは生産指示のスケジューリングや、RGV上のPLCとのワイヤレス通信を通じて、輸送操作の実行やRGVの指定されたステーションへの移動を効率的に行うことが可能です。 RGVは、工場内での材料移動を自動化し、製造プロセスの需要に応じて柔軟に対応します。材料や製品がRGVに積載されると、自動ルートスケジューリングにより迅速かつ正確な処理が保証されます。このソリューションは、効率的でコスト効果の高い無人生産を実現し、インテリジェントファクトリーの運用において自動化と柔軟性を提供します。

システム構成図

システム構成図

導入結果とメリット

 RGV(無軌道搬送車)を活用したロジスティクスソリューションは、高品質なEVバッテリーの生産を標準化するための基盤を提供しました。このソリューションは、従来の搬送設備とは異なり、ネットワークの可用性や設備配置、設置スペースといった制約を受けません。さらに、EKI-1361およびEKI-6333AC-2G Wi-Fi通信デバイスを採用することで、工場全体で途切れることのないネットワーク接続を構築することが可能になりました。これにより、効率的かつ柔軟な材料輸送が実現し、生産プロセスの最適化と信頼性向上が大幅に進みました。

 EKI-1361 Wi-Fiクライアントは、高速ローミング機能(接続ギャップ<100ms、バックグラウンドチャンネルスニッフィング、迅速な自動チャンネル選択など)を備え、移動中でもシームレスな通信を実現します。一方、EKI-6333AC-2Gワイヤレスアクセスポイント(AP)は、安定したネットワークカバレッジを提供するとともに、電磁干渉を克服し、2.4G/5Gデュアルバンド通信に対応することで、複数デバイスの接続を可能にします。これにより、RGV(無軌道搬送車)がWi-Fiネットワークを移動しても、自動的に最適なAPに切り替わり、途切れることのない通信が確保されます。さらに、2つのギガビットイーサネットポートを備えた柔軟な構成とネットワーク計画が可能で、トロリーのルート設計をケーブル敷設の制約を受けることなく自由に延長できます。これにより、ワークフローが大幅に改善され、効率的でスムーズな運用が実現します。

 RGV(無軌道搬送車)ロジスティクスソリューションは、優れた互換性と導入の容易さを提供します。このソリューションは、独立した運用を提供するだけでなく、他の生産管理システムや制御管理システムとも統合可能で、品質検査、警告報告、作業指示書管理など、さまざまな機能を提供します。特に、高密度な生産ラインや人手による作業が適さないシナリオでは、手作業をRGVトロリーで置き換えることにより、エラー率を最小化し、高い位置決め精度を実現できます。また、労働コストを削減し、正確かつ迅速に材料搬送作業を完了することが可能です。

 RGV(無軌道搬送車)は、倉庫管理や材料搬送だけでなく、ソリューション提供者にとって多様な応用可能性を持つツールです。技術が進化し続ける中、将来的には複数の機能を1台の車両に統合し、最大限の効率をサポートするソリューションが登場する可能性もあります。アドバンテックは、製品機能を継続的に最適化することで信頼性の高い無線通信ソリューションを顧客に提供し、迅速かつ柔軟に構成できるようにしています。