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» 2020年10月23日 10時00分 公開

スマート工場のインフラ:スマート工場化で高まる「電源」の重要性、モジュラー型UPSが示す7つの価値

IoTやAIなどのデジタル技術の活用により、圧倒的な効率化や付加価値創出を目指すスマート工場化が拡大している。しかし、これらのデジタル技術を支える「電源」の保護については、対策の導入が進んでいない状況である。スマート工場にふさわしい電源環境とはどういうものなのだろうか。

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 労働人口不足や新型コロナウイルス感染症(COVID-19)による人の動きの制限から、IoT(モノのインターネット)やAI(人工知能)などを活用したスマート工場化が製造業にとって大きなテーマとなっている。実際に取り組みそのものも広がり、センサーやIoTデバイスを使ったさまざまなデータ取得による「見える化」や、これらを分析した知見を活用する「予兆保全」を進める動きなどが広がっている。

photo 「電源」の重要性が高まる製造現場(写真はイメージ)

 これら工場内で新たに活用されるデジタル機器は「電気」で動く。スマート工場化において最も重要なのは「データ」だが、停電など電源環境の乱れがあれば「正しいデータ」が取得できなくなる。昨今は災害による停電頻度も増えているが、停電でこれらの機器が停止すると、全てを再設定し復旧させる大きな負担も生まれる。

 このような状況がありつつも、活用が広がるIoTデバイスやエッジコンピューティングデバイス、エッジサーバなどの「電源保護」については対策が進んでいない。その要因としては主に「必要性への意識」が広がっていないことや、「費用対効果」の認識不足がある点、そして「産業用に求められる機能や性能を備えた機器」の選定が難しいということが挙げられる。しかし、デジタル機器の重要性が高まり、その電源に問題があった場合のビジネスインパクトが大きくなる状況から、徐々に「必要性への意識」が広がるとともに、「費用対効果」の認識も向上しつつある。その中で、残る「産業用に求められる機能や性能」を満たすために、新たに産業用途でも使用可能なUPS(無停電電源装置)を国内投入するのがシュナイダーエレクトリックである。

photo シュナイダーエレクトリックが投入した三相UPS「Galaxy VS」(クリックで拡大)出典:シュナイダーエレクトリック

産業向けに適合する省電力化や省設置スペースの利点

photo シュナイダーエレクトリック セキュアパワー事業部 事業開発本部 プロダクトマネージャーの大関隆夫氏

 シュナイダーエレクトリックは、APCブランドでUPSをグローバル展開する、市場の中心企業だが、新たに産業向けにも使用可能な三相UPS「Galaxy VS」を日本国内で発売した。「Galaxy VS」は産業用途のみで使用するわけではないが「スマートファクトリー化などで工場内でも電源を使う機会が増え、重要性も高まっています。こうした中で製品の特徴が産業用途に適合すると考えました」とシュナイダーエレクトリック セキュアパワー事業部 事業開発本部 プロダクトマネージャーの大関隆夫氏は産業用途での可能性について語る。

 「Galaxy VS」の特徴は主に7つある。1つ目は、省電力で「運転効率が優れている」という点だ。UPSは停電発生時、予備発電に切り替わるまでの時間を守る機器で、停電時に無瞬断で供給電源を切り替え、負荷機器へ継続的に電力を供給する。これにより施設内の電子機器の稼働を守るというものだが、常にUPSそのものが24時間365日の電力供給を受ける必要がある。そのため、UPS内部の電力効率が運用コストに直結するが、「Galaxy VS」は最大効率で97%という高効率を実現している。加えて、新しく採用した省エネモードである「ECOnversion(イーコンバージョン)モード」を使用すると最高効率は99.1%となり、損失が1%未満にできる。大関氏は「このクラスのUPSは93〜95%の運転効率が一般的となります。例えば、ECOnversionモードで100kWの負荷に10年間電力を供給し続けると、UPS1台当たり1000万円程度の電気使用量を低減できる場合もあり、二酸化炭素排出量の低減に大きく貢献できます」と述べる。

 2つ目は「設置スペースが小さい」ということだ。「Galaxy VS」は、最大容量が150kVAと従来機(30kVA)の約5倍に増えたにもかかわらず、最大設置面積は、縦847mm×横521mmの0.47平方メートルとなっており、従来機(0.44平方メートル)並みに抑えることができている。工場の新設が難しい中で、既存工場のスペースを有効活用することが従来以上に求められる中、効率的な設置が行える。

photo 「Galaxy VS」の設置スペース設計(クリックで拡大)出典:シュナイダーエレクトリック

モジュラーコンセプトで製造現場にフレキシブルに対応

 3つ目の特徴は「モジュラーコンセプト」だ。「Galaxy VS」は構成される各部位がモジュール化されており、製品の納入時に求める性能に合わせた機能を簡単に組み合わせることができる。また、故障などによるパーツ交換など復旧への時間を最小化できる。大関氏は「製造現場の環境は製造物や改善活動などで変化します。Galaxy VSは、運用開始後でも容易にバッテリー数量を増やすことが可能です。また、パワーモジュールを増設するだけで簡単にUPS容量を増加させることが可能なモデルもあります」と利点について語っている。

photo モジュラーコンセプト。柔軟な仕様が可能(クリックで拡大)出典:シュナイダーエレクトリック

 4つ目は「内部冗長性を確保しやすい」という点だ。一般的なUPSでは冗長性を確保するためにバックアップとして同じUPS2台を並列運転する必要性があるが「Galaxy VS」は「モジュラーコンセプト」であるため、1つの筐体内に2つのUPSを稼働させるようなイメージで運用することができる。省スペース化が可能である他、配線や機器購入コストの低減につながる。

 5つ目が「リチウムイオン電池を採用可能」であることだ。通常のUPSでは鉛電池を採用しているが、「Galaxy VS」ではこの電池をリチウムイオン電池に置き換えることが可能だ。それにより、期待寿命が約2〜3倍に伸び、最大15年間の使用が可能となる。また、停電時でも最大6時間程度のバックアップが可能なため、予備発電との“つなぎ”だけでなく停電時のBCP(事業継続計画)対策でも活用できる。「リチウムイオン電池の初期投資は鉛電池と比較すると多少高くなりますが、長寿命でバッテリー交換の回数を減らせる点や容量当たりのスペースなどを考えるとTCO(総所有コスト)の低減につなげられます」と大関氏は意義を訴える。

 6つ目が、シュナイダーエレクトリックがグローバルで展開する「EcoStruxure」を活用し「手軽にモニタリングが行える」という点だ。ユーザーによる監視を可能とする「EcoStruxure IT Expert」、マネージドサービスにより事業者が監視をする「EcoStruxure IT for Partners」、シュナイダーエレクトリックが監視を代替する「EcoStruxure Asset Advisor」の3種類を用意する。UPSでの負荷や電気の入出力情報、バッテリーステータスなどさまざまな情報を遠隔地やスマートフォン端末でも取得可能で、管理者の負荷を軽減できる。

製造装置に機器を組み込んで出荷

 そして7つ目の特徴が、シュナイダーエレクトリックがグローバル企業であるため「グローバルサポートが行える」という点である。これは主に工場運営者よりも、工場内で使う製造装置メーカーに効果を発揮する。「日本から製造装置など多くの機器が輸出されていますが、海外では電源環境が悪いところも数多く存在します。そういう場合、UPSをセットで使う場合も多くあります。『Galaxy VS』は海外と同じ仕様のグローバルモデルのため、日本国外へ輸出された場合でも現地のシュナイダー社員が保守サービス可能です。また、輸出用製品の開発時にGalaxy VSを認定品として試験を行い、そのまま海外に同時展開することもできます。製造装置メーカー様にとっても製品としての付加価値を高めることが可能です」と大関氏はその意義について語っている。

photo グローバルサポートの仕組み(クリックで拡大)出典:シュナイダーエレクトリック

 ここまで見てきたように、スマート工場化の流れで「電源」の重要性が高まる中、産業向けのニーズを満たしながら電源の安定性を確保する機器が、既に登場しつつある。また、こうした「工場の電源ニーズ」が高まる中で製造装置メーカーとしてもUPSをセットで提案するというニーズなども徐々に広がりを見せている。こうした新たな動きが広がる中で製造現場でもさまざまな対応が求められている。その中で、いち早く産業用途でUPSを投入し機能拡張などを続けているシュナイダーエレクトリックは、機器提供だけでなくグローバルでのサポートも含め、その有力な支援先となってくれるといえるだろう。

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エッジITの浸透で顕在化する製造現場のリスク、その概要と対策とは

工場など製造の最前線の現場にも最新ITの浸透が進み、デジタル化による生産性の向上が実現している。その一方で、製造現場の特殊な環境がITシステムにもたらすリスクも顕在化しつつあり、IT環境の整備、電源対策の必要性が増している。

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提供:シュナイダーエレクトリック株式会社
アイティメディア営業企画/制作:MONOist 編集部/掲載内容有効期限:2020年11月22日

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