情報に基づいて生産ラインを管理するためのビジュアルシグナリング

図1：ビジュアルマネジメントという言葉は、工場内で単に情報を伝えるだけのビジュアルコミュニケーションとは異なり、人員の行動を促すためのコミュニケーションを意味します。これらの警告灯は、危険な状態の存在を知らせます。（画像提供：Getty Images）

図2：交差点でドライバーの行動を管理する信号機のように、産業用アプリケーションのビジュアルマネジメント装置は、設定されたプロセス要件に対する人員の反応を促進することを目的としています。（画像提供：Banner Engineering）

製品の加工、選別、搬送、組立、梱包を行う生産ラインには通常、個別であっても相互に関連するタスクを同時に実行する装置群が組み込まれています。そのような運用には、安全かつ継続的に生産を行うためのコンポーネントが必要です。ここで、ビジュアルシグナリングコンポーネントが鍵となります。これは、機械データやその他の実用的な情報を、ライトやその他の視覚的手段（多くの場合、色分けされたもの）を通じて、工場人員に迅速かつ効果的に伝えるものであり、文書による指示やテキストにはほとんど、あるいはまったく依存しません。

ビジュアルマネジメントは、産業用オートメーションではビジュアルコントロールとも呼ばれ、リーン生産方式とIIoTリーンファクトリのアプローチの効率性をサポートします。このようなビジュアルマネジメントには、工場現場への簡単なマーキング、コミュニケーション掲示板やワークピースバッチに貼るステッカーやタグ、制御室や機械に設置するライトタワー（アンドンライトと呼ばれる）やその他の照明付き電子機器、組立作業場の部品箱に貼るライトストリップ、さらには工場人員に状況や指示をリアルタイムで伝える天井設置型のフラットスクリーンなどがあります。

生産ラインにおけるビジュアルマネジメントの主な目的は、オペレータや技術者に必要な行動をタイムリーかつ積極的に伝えることで、すべての生産・組立工程を可能な限り安全かつ効率的にすることです。

ビジュアルマネジメントコンポーネント

自動化設備におけるビジュアルマネジメントコンポーネントは、生産ラインの機械や工程の状態に関する実用的な情報を伝えること、機械オペレータやその他の工場人員にコード化された指示を与えること、情報に基づく企業レベルの意思決定を実現するために生産ラインのパフォーマンスを追跡すること、という3つの異なる機能を果たします。これらの各機能は、ビジュアルマネジメント専用ツールの重複するラインナップと関連付けられます。

工場人員向けのビジュアルアラーム

図3：ビジュアルアラームは、機械イベントの発生を検知するセンサに依存し、多くの場合、可聴サイレンが付随します。これは、パネル実装およびSAE J1939-15プロトコルによるCANネットワークに対応したLED照明付き圧電アラームです。アラームの音は、さまざまなアラーム状態を伝えるように設定できます。（画像提供：Floyd Bell Inc.）

ビジュアルアラームは、LED照明やインジケータランプおよび、光学的に機械オペレータや工場長の注意を引く照明付きデバイスなどで、通常は具体的な問題の専用警告として使用されます。アラームの原因としては、機械の詰まり、過負荷、過熱、漏れ、圧力低下、電気的故障、安全機能の障害、火災などが一般的です。特に緊急の場合は、これらのビジュアルアラームに可聴サイレンが付随します。

たとえば、火災警報器には、熱センサや煙微粒子センサに加え、音声やフラッシュで信号を出力するようにプログラムされた堅牢な電子機器を統合しています。また、アラームは上位のコントローラシステムにネットワーク接続されており、一連の恐ろしい事象が発生した場合に、特定のアラームが最も目立つ警報を出力するように指令することもできます。

産業用アラームの多くは、エラーが発生したことを伝えるだけで、エラーの根本原因や正確な場所についての詳細は伝えません。しかし、産業グレードのビジュアルアラームは通常、初心者が見ても問題があることが直感的に分かるように設計されており、問題の本質をすぐに理解できるようなものが最適です。たとえば、生産ラインに設置されたアラームは、関連するセンサがあらかじめプログラムされた数の不良品を検出すると、点滅したり等価信号を出力したりします。それにより、コンベヤやラインの不特定の地点に問題があることをシフトオペレータに知らせることができます。他の機械では、ビジュアルアラームが、水路の海上交通のための水路標識のように、時間的なパターンに従って点滅するようにプログラムされており、それぞれの点滅パターンにコード化された意味があります。

機械ステータスインジケータ

産業環境における機械ステータスインジケータには、メータ、ゲージ、カウンタなどがあり、それらはインジケータという言葉を聞いて多くのエンジニアが思い浮かべるものです。実際、ステータスインジケータには、制御パネルのライト、ライトタワー、HMI機能など、機械イベントの発生や必要な人員の対応を知らせるその他の自動化コンポーネントも含まれます。

危険、異常、または他のプロセス停止イベントの発生のみを伝えるアラームとは対照的に、機械ステータスインジケータは、アクションを要する事象や特定の操作における正常な指標と関連します。たとえば、監視対象の装置軸において、調整可能な回転数やトルクで実行中のプロセスによる消費電力量や発熱量をリアルタイムで表示することができます。

アンドンライトおよびライトタワー

図4：アラームやインジケータとは異なり、アンドンライトは1つの機械の状態に特化したデバイスです。アンドンライトタワーは、スタック（光色）の数と直径のバリエーションが豊富です。業界標準のブラケットと配線類により、迅速な統合が可能です。（画像提供：Menics）

アンドンライトは、今日の生産施設で一般的なビジュアルマネジメントコンポーネントです。これは、異なる色を縦に積み重ねたタワーライトです。アンドンの語源は、固定式ランタンの1種を指す日本語です。そして、製造業におけるこの用語の使用は、トヨタ自動車が近代工場に設置した照明ベースの問題通知システムをアンドンと呼んだことに由来します。

アンドンは、特定の機械インターロック、停止ボタン、運転監視デバイスなどとそれぞれ関連付けられているという点で、他のビジュアルマネジメントコンポーネントとは異なります。アンドンシステムの最も際立った特長は、問題が発生した場合に、人員が生産ラインを停止させる手段を示すことです。アンドンライトの主な機能は、生産ラインに何らかの問題があることを近くの人員に伝えることです。

アンドンライトタワーは、それぞれの色で業界標準のメッセージを伝えます。

• 緑色は、生産ラインが稼動しており、問題が検出されていないことを示します。
• 黄色は、機械ロジックが問題を検出したことを示します。ただし、生産はまだ行われている可能性があります。アンドンの黄色ライトは通常、過度な温度、不足、機械の故障、異常な不良品数など、生産ラインに異常がある場合に点灯します。黄色ライトが点灯する問題は危機的なものではありませんが、対処を怠ると、より深刻な問題に発展する可能性があります。
• 赤色は、生産が停止していることを示します。多くの場合、機械オペレータが機械インターロックを作動させたか、緊急停止ボタンを押したことが原因です。ただちに対処すべき重大な問題をアンドンシステムが検知したり、警告を受けたりすると、アンドンタワーの赤色ライトが点灯し、アンドンシステムが生産を停止します。生産が停止しても、アンドンシステムを経由していない場合（または、アンドンシステムが検知していない理由で停止した場合）は、赤色のアンドンライトが点滅します。問題が解決されるまで、生産は停止したままになります。

最も一般的なアンドンライトは、赤・黄・緑のライトを備えたスタックを備えていますが、赤と緑だけのものもあります。また、スタックに白と青のライトを備えたアンドンもあります。業界標準では、アンドンタワーの青色ライトの点灯は、材料補充および、メンテナンススタッフや管理者に対する支援要請を意味します。一方、アンドンライトタワーの白色LEDの点灯は、生産性測定の監視に関連する機械固有の状態を伝えるものであることが一般的です。

よりシンプルなマーキングと工場内標識

図5：安全標識には、米国電機工業会（NEMA）、米国国家規格協会（ANSI）のANSI規格Z535、国際標準化機構（ISO）のISO規格7010で標準化された図像が採用されます。（画像提供：Getty Images）

図6：控えめな標識ベースのビジュアルマネジメントにより、工場人員の安全を確保できます。（画像提供：Clarion Safety Systems）

産業環境におけるビジュアルマネジメントを電子化する必要はありません。作業セルや機械の周囲に設置される控えめな（ローテクの）マーキング、標識、タグなどは、巧みに設計されたリーン生産工場に不可欠な要素です。これらの標識は、工場人員を指導・ガイドする役割を担っています。たとえば、製造施設では、フロアマーキングによって安全な経路をガイドすることができます。また、工具、箱入りの組み立て用部品、装置の軸、安全ゲートなどの正しい位置を、アイコン表示のラベルで明確に示すことができます。

標識ベースのビジュアルマネジメントで最も重要なのは、人員の安全に関わるものです。そのような標識は、高温の表面、電気的な危険、濡れた床、放射線暴露の危険がある場所などで、法律によって義務付けられています。さらに、安全標識は、特定の作業場所で必要な個人用保護具（PPE）に関してだけでなく、立入制限されている場所に無許可の人員が近づいた場合に、作業者に警告を発します。生産ラインのビジュアルマネジメント用のその他の標識例としては、特定の機械や工場の状態に対応するための手順および簡単なデバイスや装置の操作方法などを記載した、ラミネート加工や硬質プラスチック製のラベルやタグもあります。

KPI用のグラフィックボードおよびHMI

図7：工場のオペレーションボードやKPIボードは、個々の作業セルや工場全体のパフォーマンスを伝えるために、IIoTに接続されたデジタル画面という形を取ることが増えています。（画像提供：Getty Images）

この記事の範囲を超えますが、近年、機械レベルの警告やアラームを伝えるためにHMIへの依存度が高まっていることは特筆に値します。このようなHMIアラートは、画面上で目立つように表示される信号であり、多くの場合、工場人員がすでに慣れ親しんでいる物理的なドームライトやアンドンライトに似せてアイコン化されています。

工場や企業レベルの指標に関するデータ（および1つまたは複数の生産ラインのパフォーマンスや現状に関する情報）を伝達するために、工場現場のグラフィックボードが標準装備されています。これらのボードには、非電子式と電子式のバリエーションがあります。

非電子式グラフィックボードは、作業セルのスループット率、完成および出荷した部品数、安全に関する事故に関連した生産統計情報の手書きやコンピュータのプリントアウトを、ホワイトボードや掲示板に掲示するものです。

シンプルな電子式グラフィックボードは、ドットマトリクス画面に数字を表示できるLEDスコアボードの形を取ります。一方、より高度な電子式グラフィックボードには、機械とネットワークを結び、装置や工場現場、さらには企業レベルのデータをリアルタイムで表示するデジタルフラットスクリーンが含まれます。多くの場合、目標スループットやその他の運用量は、実際のスループットや関連する量と対比してプロットされます。これらの値は重要業績評価指標（KPI）と呼ばれ、ビジネスレベルの意思決定のための情報源となる運用率や改善測定の指標となります。ビジュアルマネジメントボードには、KPI以外にも、ワークステーションの受注処理、部品生産数、機械の故障、無停止運転時間、無事故日数などに関するパフォーマンス統計がしばしば記載されます。

まとめ

産業用オートメーションにおけるビジュアルマネジメントには、テキスト以外の方法で工場人員に指示を伝達するシステムや信号部品が含まれます。実際、ビジュアルマネジメント機能に特化したコンポーネントは、工程や機械の状態に関する情報を伝えたり、生産ラインのパフォーマンスやスループットに関する実用的な詳細を伝達したりします。カラー化され、発光し、点滅する標識や信号の本質的な目立ちやすさは、ビジュアルマネジメントの成功とIIoTビジュアルファクトリの生産性メリットの核となります。