G社は、精密製造分野のグローバルリーダーとして、音響、光学、スマートハードウェアの製造において強力な技術力を有している。スマート製造の推進に伴い、G社の生産ラインは高度な自動化を実現しつつあり、自動搬送車（AGV）、ロボット、産業用画像検査システムなどのスマート設備が広く生産プロセスに導入されている。これらの機器の連携動作は安定したネットワーク通信に依存しており、データ伝送が不安定になったりネットワーク障害が発生した場合、生産効率の低下や、最悪の場合は設備の稼働停止につながる可能性がある。
しかし、従来の商用スイッチではG社の複雑な生産環境に対応しきれないという課題が浮上していた。例えば、工場内の強い電磁干渉、温度変動、大容量データ伝送への対応不足により、一部のスイッチでパケットロス、通信遅延、さらにはダウンといった問題が発生し、生産ラインのリズムに影響を与えていた。また、これらのスイッチの一部は手動での設定や保守が必要であり、生産管理部門やITチームに余分な負担をかけていた。
こうした課題を解決するため、G社はWIWAV産業用スイッチを導入し、その高い安定性と容易な導入特性を活かして、生産ネットワークの最適化と全体的な運用効率の向上を目指した。
導入プロセス
生産環境に適応したソリューション設計
導入に際し、G社はWIWAVチームと連携し、生産現場のネットワークの現状と要件を詳細に評価した。G社の生産環境は、広範囲に分散した工場、ハイスピードな生産サイクル、多種多様な設備という特徴を持ち、これに対応するためには、ネットワークトポロジーの柔軟な適応能力と高い信頼性を備えたスイッチが求められた。
WIWAV産業用スイッチは、耐振動・耐衝撃設計、広温度範囲対応などの強化されたハードウェア設計により、G社の生産ライン環境に適応することが可能だった。また、多様なインターフェースを備えており、以下のような接続要件にも対応できる。
- ギガビットイーサネットポートで機械ビジョンサーバーを接続
- 光ファイバーアップリンクにより、工場間の高速ネットワークを構築
製品選定の結果、G社はギガビット帯域幅と冗長電源機能を備えた非管理型および管理型のWIWAV産業用スイッチを採用することを決定した。その理由は、次の点がG社の要件に合致していたためである。
- 高ポート密度による柔軟な機器接続
- 大容量スループットにより高速データ処理を実現
- 低遅延の並列通信をサポート
- 産業用冗長設計により、ネットワークの高可用性を確保
実施ステップ
- ネットワークアーキテクチャの最適化
WIWAV技術チームはG社IT部門と協力し、工場内ネットワークのトポロジーを再設計した。
- バックボーン層では、リングネットワーク/スター型ハイブリッドアーキテクチャを採用し、複数の生産ユニットのネットワークを光ファイバーで中央スイッチに集約。これにより、工場と制御センター間の広帯域通信を実現。
- 制御層では、各自動化生産ラインに複数のWIWAV産業用スイッチを配置し、冗長リングを構成。これにより、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）、HMI（ヒューマンマシンインターフェース）、産業用カメラなどの機器を効率的に接続。
- 以前のシステムでは各生産ラインが独立しており、ネットワーク間の連携が困難であったが、新しいアーキテクチャでは統一された産業用イーサネット環境を構築し、管理性と拡張性を向上させた。
- 機器の配備
最適化された設計に基づき、工場内の制御キャビネットおよびネットワークキャビネットにWIWAV産業用スイッチを設置。
- DINレール取付機能を活用し、既存のキャビネットスペースにコンパクトに配置。
- シールド付きツイストペアケーブルまたは光ファイバーを使用し、スイッチを各設備に接続。
- 例：生産ライン内のすべてのカメラや作業ステーションのコントローラを最寄りのスイッチポートに接続し、スイッチのアップリンクを通じて工場バックボーンに統合。
- 冗長接続の確保
- 主要機器（メインPLC制御ステーション）は2台のスイッチに同時接続し、デュアルアップリンク冗長性を確保。
- 重要なネットワークリンクにはリングネットワーク構成を採用し、単一点障害のリスクを低減。
- ネットワークの調整と最適化
物理接続が完了した後、技術スタッフは段階的にネットワークの調整を実施した。
- 基本的な接続性の確認：すべての機器が新しいスイッチを介して正常に通信できることを検証。
- 確定的データ転送の設定：ネットワーク構成を最適化し、リアルタイム性の確保に向けた初期設定を行う。
- 実環境での性能検証：
- ロボットアームの同期動作試験
- 画像検査システムのトリガー遅延測定
これらのテストを通じて、ネットワークが生産ラインのリアルタイム要件を満たしていることを確認。
- トレーニングとネットワーク移行
- ネットワーク管理と保守トレーニング
- G社の生産ライン保守チームに対し、新ネットワークの運用・保守に関するトレーニングを実施。
- スイッチ管理インターフェースでのポートステータス確認、ネットワーク障害診断、冗長機器の交換方法などを習得。
- 段階的なネットワーク移行
- 旧ネットワークを段階的に新システムへ移行し、生産への影響を最小限に抑える。
- 計画停止時間内に一部の生産ラインを新スイッチに接続し、試験運用後に安定動作を確認。
- 問題が発生しないことを確認後、順次他の生産ラインへ展開。
導入プロセス全体は段階的かつ継続的な最適化を前提として進められた。WIWAV社とG社ITチームの緊密な連携のもと、スムーズな産業用スイッチの導入が完了し、今後の安定した運用に向けた基盤が確立された。
適用シナリオ
WIWAV産業用スイッチは、G社の自動化生産ラインにおいてネットワークの中核的な役割を果たし、以下の重要なアプリケーションを支えている。
- AGV（無人搬送車）通信
G社の工場では、AGV（無人搬送車）が工場内での材料や半製品の輸送を担っている。AGVは、スケジューリングシステムと継続的に通信し、ルート指示を受信しながら現在位置を報告する必要がある。
以前、AGVはWi-Fiネットワークを利用していたが、信号の不安定さやハンドオーバー遅延が問題となっていた。WIWAV産業用スイッチの導入後、G社は工場全体をカバーする産業用無線ネットワークを構築し、AGVの通信環境を大幅に改善した。
- ミリ秒単位での指令受信と障害物回避信号の送信が可能になり、ネットワーク負荷が高い時間帯でも通信の途絶や遅延が発生しない。
- 例えば、AGVが緊急停止を要する場合、制御信号が瞬時に伝達されることで生産設備や作業員の安全が確保される。
- スイッチの冗長設計により、無線制御センターとAGV管理サーバー間のリンクが高い信頼性を持ち、単一点障害が発生してもAGV全体の運行が停止するリスクを防ぐ。
- マシンビジョンデータの伝送
精密製造では品質検査が極めて重要であり、G社の生産ラインには高解像度の産業用カメラとビジョン検査システムが配置されている。これらは、製品の外観検査や部品位置補正などのために使用される。
- 各カメラは毎秒大量の高精細画像データを生成し、それをネットワーク経由でエッジコンピューティングサーバーまたは画像処理ホストにリアルタイム送信する必要がある。
- WIWAV産業用スイッチのギガビットイーサネットポートがカメラを直接接続し、動画ストリームのリアルタイム送信を保証。
- カメラの映像ストリームは高優先度トラフィックとして処理され、他の通信負荷に影響されることなく、フレーム落ちや遅延が発生しない。
この確定的なデータ転送により、ビジョンシステムは映像取得時のラグなしに即座に画像解析を行い、製品検査をリアルタイムで実行可能となった。
- 例えば、検査工位を通過するわずかな瞬間で製品の良否判定を完了し、不良品を即座に排除する装置に指令を送信することで、ラインの流れを止めずに品質管理を実現。
特に、マイクロスピーカーの製造ラインでは、ビジョンシステムが高速で溶接ポイントの品質を検査し、次の工程に進む前に判定結果を出すことが可能となった。これは、従来のネットワーク遅延の影響下では実現困難であった。
- 設備の遠隔監視と協調制御
G社のスマートファクトリーでは、工場内のさまざまな設備の集中監視と協調制御が必要である。
WIWAV産業用スイッチを基盤とする統合ネットワークにより、
- 現場のPLC（プログラマブルロジックコントローラ）
- DCS（分散制御システム）
- 産業用PC
- センサーノード
といった設備がすべて工場内のイーサネットに接続され、産業IoT（IIoT）環境に統合された。
- 各デバイスの稼働状態やプロセスパラメータがリアルタイムで収集され、中央制御室およびMES（製造実行システム）に送信される。
- 例えば、
- PLCの動作ログ
- ロボットのモータ電流波形
- 環境センサーのデータ
などがネットワーク経由で監視システムに送られ、運用状態をリアルタイムに可視化できる。 - WIWAVスイッチの高スループットと多ポート構成により、数百から数千に及ぶネットワークノードがデータを確実に送信でき、パケットロスのない安定した通信を実現。
これにより、管理者は工場全体の生産状況を直感的に把握でき、迅速な意思決定と効率的な生産制御が可能となった。
総括すると、WIWAV産業用スイッチは、G社の生産プロセス全体において安定かつ高速なネットワークサポートを提供している。
物流搬送から品質管理、さらに集中監視や協調制御に至るまで、ネットワークはスマート製造プロセス全体を支える神経系統として機能し、各工程の効率的な運用を確保している。
WIWAV産業用スイッチの適用と利点
安定性と信頼性の確保、生産の継続性を支援
生産ラインの安定稼働はG社が最も重視する課題である。今回導入されたWIWAVの非管理型および管理型産業用スイッチは、工業環境向けに設計されており、高温、高湿、電磁干渉などの複雑な環境に適応できる。耐久性の高い工業グレードの筐体と耐干渉性能により、生産ライン上で長期間安定して運用でき、ネットワーク機器の故障によるダウンタイムのリスクを大幅に低減した。
WIWAV産業用スイッチは信頼性を多層的に確保している。一方はハードウェアの信頼性であり、ファンレス広温度設計、耐振動・耐衝撃性を備えた金属筐体により、工場の高温、粉塵、振動といった環境においても長期間の安定稼働が可能である。また、冗長電源入力を搭載し、一方の電源に障害が発生しても自動で切り替えを行い、システムのダウンを防ぐ。もう一方はネットワークの信頼性であり、高速リングネットワーク冗長プロトコルおよびスパニングツリープロトコル（STP）をサポートし、ネットワークの一部に障害が発生した場合でも、ミリ秒単位でバックアップ回線へ自動切替を行い、ネットワークの接続性を維持する。
AGV（無人搬送車）はG社の工場内で材料搬送の役割を担っている。従来はネットワークの不安定性により、AGVの指令遅延が発生し、生産リズムに影響を及ぼすことがあった。しかし、WIWAV産業用スイッチの導入後、AGVの通信がスムーズになり、データの損失や伝送の不安定性が改善されたことで、車両の誤停止やルート逸脱などの問題が減少し、物流プロセスの効率的な連携が確保された。
コスト削減、保守負担の軽減
G社はネットワーク機器を選定する際、性能だけでなく長期的な運用コストも重視している。管理型スイッチと比較して、WIWAV産業用スイッチは複雑な設定が不要で、プラグアンドプレイに対応しており、IT担当者の保守作業を大幅に削減できる。
これまで、生産設備とスイッチの接続に障害が発生した際には、保守担当者が一つ一つ設定を確認する必要があり、多くの時間を費やしていた。現在では、WIWAVスイッチの高い安定性とメンテナンスのしやすさにより、現場の技術者がより迅速に問題を特定でき、運用・保守コストを削減できるようになった。また、ネットワークの安定性が向上したことで、設備のネットワーク異常による生産停止のリスクが減少し、全体的な生産効率の向上につながっている。
プロセスの最適化、作業効率の向上
G社の生産ラインでは、マシンビジョン検査装置が大量の画像データを処理し、それをネットワーク経由で計算端末に高速転送して分析を行う必要がある。ネットワーク帯域幅が不足したり、伝送が不安定になった場合、検査遅延が発生し、製品品質管理のリアルタイム性に影響を及ぼす可能性がある。
WIWAV産業用スイッチは、安定したギガビットデータ伝送機能を提供し、生産データの高速フローを確保することで、品質検査システムの迅速な応答を実現し、G社の生産品質管理能力をさらに向上させた。同時に、ロボットの協調作業や自動化生産ユニット間の連携効率も大幅に向上し、生産全体のリズムがよりスムーズになった。
WIWAV産業用スイッチのG社への導入は短期間で生産ネットワークの安定性を向上させ、保守コストを削減し、生産プロセスを最適化し、スマート製造システムの運用をより円滑にした。WIWAV産業用スイッチの高い信頼性、低保守コスト、容易な導入特性により、G社のスマート製造アップグレードにおける重要な要素となっている。
今回のG社におけるWIWAV産業用スイッチ導入の成功事例は、他の製造企業にとっても参考となる。特に、スマート製造が急速に発展している日本市場において、WIWAVのソリューションは非常に高い適用性を持つ。
・現地技術サポートと充実したアフターサービス
企業が産業機器を選定する際、長期的な安定性やアフターサービスを重視する傾向が強い。WIWAVは、高品質な産業用スイッチを提供するだけでなく、充実した現地技術サポートチームを備えており、顧客のニーズに迅速に対応することができる。これにより、機器使用中の問題を速やかに解決し、設備故障による生産への影響を最小限に抑えることが可能となる。
・高コストパフォーマンスで企業の運用コストを削減
製造業の競争が激化する中、企業はコスト管理をより厳格に行う必要がある。高価な管理型スイッチと比較して、WIWAVの非管理型産業用スイッチは、より経済的な方法で十分なネットワーク性能を提供し、スマートファクトリーの実際のニーズに対応できる。そのため、生産ネットワークの最適化や設備コストの削減を目指す企業に適している。
・プラグアンドプレイ設計で、IT専門チームがない企業にも最適
多くの製造企業の工場現場では、IT専門のスタッフが常駐しているわけではなく、複雑なネットワーク機器の導入には専門知識を持つ技術者が必要となる。しかし、WIWAVの非管理型スイッチはプラグアンドプレイ設計を採用しており、工場現場のスタッフでも簡単に設置・運用が可能であり、ITチームへの依存を軽減し、生産ネットワークの管理をより効率的に行うことができる。
生産の自動化や設備のネットワーク化が求められる日本の製造企業にとって、WIWAV産業用スイッチは安定した高効率のネットワーク環境を提供するだけでなく、現地サービスや経済的なソリューションを通じて、企業の運用コスト削減や生産効率の向上に貢献する。今後も、WIWAVは産業通信分野への取り組みを強化し、製造業向けのより充実したネットワークインフラ支援を提供し、世界のスマート製造の発展を支えていく。