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「月刊自動認識」(日本工業出版) 2018年3月号 これからのものづくりと物流を 支えるRFID技術 「自律型UHF帯RFIDリーダライタと トンネルタイプ一括読取装置」

※以下、上記媒体掲載記事から抜粋しております。

はじめに

㈱マーストーケンソリューション(以下、当社)は、長年に渡ってバーコードやRFIDといった自動認識技術を使った機器・システムを提供してきた企業である。 ここ数年、UHF帯RFIDの活用が多くの企業で進められてきていたが、殊に2017年には経済産業省の「コンビニ電子タグ1000億枚宣言」が発表され、大いにUHF帯RFIDが活気づく年となった。 また、IoTが盛んに喧伝されているが、実際のものづくりの工場、物流現場におけるIoT化、スマート化のなか、モノの認識にはRFIDの活用が進められている。本稿では当社のUHF帯RFID機器の活用を紹介する。

自律型UHF帯RFIDリーダライタ

一般的なリーダライタとの違い

RFIDリーダライタは多くのものが販売されているが、一般的には第1図のような構成をとる。
当社の自律型FRU-4025Plus/FRU-4100Plusでは第2図のようなRFIDリーダライタを制御する為のパソコンが不要となる。各種のリーダライタ設定はパソコンからブラウザから簡単に行うことができ、設定後、電源ONで自動的に動作する。
パソコン等を現場に近いところに設置する必要がなくなり、コストダウン並びに構成の自由度アップ、信頼性アップに大きく貢献している。
パソコンレスな「オートモード」では、読み取りの仕方や、データの送信先などの各種の設定を事前に行うだけで、日々の運用では電源ONで自動的に動作し、自分で読み取ったデータをサーバ等に送信する。同時にデジタル入出力(DIO)の制御もリーダライタ単体で可能であり、ICタグ検知時に、デジタル信号を出したり、センサーなどから入力をうけ、それをトリガーとしてICタグの読み込み(検知Inventory)を実行することが可能になっている。
システム構築も、リーダライタを制御するプログラムが不要となる分、開発工数が大幅に削減でき、開発者は本来の業務部分に集中できる。サーバへのデータ送信はLAN内のみならず、リーダライタから直接インターネット上のクラウドサーバにセキュアなHTTPS通信も可能である。
他の機能としてICタグに書き込みのほか、詳細な制御を行う場合のために、「マニュアルモード」も用意しており、複雑な制御を上位のパソコン等から行うことができる。この場合は一般的なパソコン等から制御するリーダライタと同等になる。

活用例


(1)一般的な固定設置の例(コンベア横の設置)
活用シーンとして多いのは、右図のようにコンベア近傍に設置して、通過する物につけられたICタグを読み取りデータをサーバに送信する、というパターンである。
これは対象が「モノ」でなく「人」であることも多く、人の通過管理・入退場管理などにも活用されている。
LAN内だけでなくクラウド上のサーバにデータを送信できるので、工事現場などの入退場ゲートにLTE/3Gのルータと組み合わせて設置し、人の出入りを記録するような用途でも使用されている。


(2)書籍や工具などの物品の持ち出し管理など
ICタグのメモリの特定部分にフォーカスして、特定条件のICタグのみを読み取り対象とする設定して、動作させることが可能である。
例えば、第4図のようなゲートシステムとして

①ICタグのEPCバンクのデータ条件:
PC部 :「0x4100」かつ
EPC部:128bitのうち、123bit目が0
②上の条件にマッチしたICタグのみを対象とし、読み取り実行
③感知したらデジタル出力を操作してアラーム(ブザーやランプ点灯等)を出す
④サーバに対象データを送信

といった動きもパソコンなしの単体で実現できる。

(3)現場の資材の管理
見える化の一つとして、工場内・現場内で繰り返し使われる資材や部品箱、道具の出入りを“何が”、“どのくらい”あるのか管理したいという声も多い。
ICタグの活用法として従来より、店頭に陳列してある商品をお客様がどのくらい手に取られたかを測定する「スマートシェルフ」がある。それを応用して、工場や倉庫などの資材置き場や機器置き場にどのくらい滞留しているのか把握することも当社の自律型であれば容易にシステム化が可能となっている。
当社自律型リーダライタには動作モードとして、電波圏内にICタグが“入ってきた・いなくなった”、というICタグの動きを通知したり、“いま何がある”といったことを通知するモードも用意されている。
一般的なリーダライタの場合、ICタグを読み取り続けて、データをホストに送信し続ける。ホストは受信したデータの変化を常にチェックしなければならず、ホストとなるパソコンの負荷とプログラムの開発工数が大きな負担となる。当社自律型リーダライタの場合は変化を通知する機能があるので、上位のシステムは変化の通知のみを受けとり、システムに反映させるだけでよく、システム全体を軽くすることができる。

トンネルタイプ一括読取装置

トンネルタイプ一括読取装置概要

コンベアで流れてくる商品をトンネルに通すと、商品に貼られているICタグを一括で読み取る装置である。ほとんどの場合、通される段ボール箱やオリコン等の中に数十から数百点の物品が入っており、その各々にICタグが付けられているものを読み取るという用途に用いられる。
内部で使用するリーダライタについては、読み取りたいモノ・数量によって適切な出力・アンテナを選択する。多くの場合、日本では出力1Wの構内無線局のリーダライタを使い、アンテナも2枚以上使用する。
トンネルタイプならではの工夫として

(1) トンネル筐体にシールド
読取時に外部に電波がもれ、トンネル外の物品のICタグを読んでしまわないように、電波を遮蔽するシートなどを取り付けてシールドしている。
これにより対象とする商品のICタグのみを読み取ることができる。

(2) トンネルの入口と出口にもシールド
商品の出入口にはシールドを施した扉等を装備。

(3) 読み取りは商品が内部に入り閉まってから開始、搬出時に内部から出る時には停止
ほとんどの場合、出入口には読み取り待ち、読み取り終了直後の別の商品がある。そのため、トンネル部への出入りの最中に読み取りをしてしまうと電波がもれて対象外のものを読み取ってしまう恐れがある。
装置全体としての制御については活用事例毎に変わってくるが、表示部や制御部(パネルコンピュータ等)を用いて状態を表示したり、コンベアの制御をすることが多い。たとえば、作業員が前後のコンベアローダーに商品を載せたり、降ろしたりするような場合、現在の読み取り点数や、装置の現在の状態(読取・搬入中など)等を表示する。
またスタート、ストップ、緊急停止ボタンなども装備する。

活用例

日本ではやはりアパレルの物流に使用されることが多い。物流センターなどで、出荷時、あるいは入荷時の検品などを行う用途で使用される。1箱あたりの入数も10点程度から数百点まで様々あるが、アンテナ・タグの工夫やトンネル内の搬送速度を調整することで、トンネル内で停止しないで、すべてのICタグを読み切れる。ただ、内容物の素材や、1箱の中にあまりに入数が多い場合などは、うまくすべてを読み切れない場合があることは想定しておく必要がある。こういう場合は運用次第だが、

(A)一回通したあと、コンベアの搬送路をもう一周するよう回してトンネル入口に戻してやり、再度、読み取りを行う。
(B)あるいはトンネル内でいったん停止し、トンネル内で後進(バック)し、再度、前進する
などして読み取る。


(A)はあらかじめ入数がわかっていることが前提で、大規模な自動化された物流倉庫の出荷ラインなど、(B)は1箱の予定数量が完全にはわからない場合の入荷検品や棚卸などで実施されることが多い。
現行システムとの連携については、単純にICタグに書き込まれているEPCデータや数量・投入する予定の箱数をやり取りすることが多い。ICタグに書き込まれたデータがEPC GlobalのSGTINであればJANコードに戻せるため、上位システムとはJANコードと商品点数でやりとりすることもある。
アパレル以外の食品、雑貨、靴、日用品といったコンシューマ分野のさまざまな商品、さらに各種の医療材料やレンタル品、製造業の部品でも使用したいという声も多く、対象物に応じて当社では柔軟に対応を行っている。

おわりに

自律型は細かいプログラムを組まなくても読み取り結果がホスト側に送信されてくるので、PLCへの入力に使用されたり、また普段RFIDリーダライタのプログラムを書いていない、WEB系・スマホ系のSIerでの活用も容易ですばやいシステム構築が可能となっている。WEBとの親和性も高くHTTPS通信もサポートしており、パソコンなしで、現場の状態がわかるIoT機器としての使い方もできる。 トンネルタイプ一括読取装置の場合、搬入・搬出口の大きさは、そこを通す商品の箱のサイズによって変更でき、大きい箱だからダメというわけではない。むしろ、小サイズの商品に小サイズのICタグをつけ、小サイズの箱に高密度に大量に詰められている状態のほうが、全部を読み切るのが難しいことが多い。当社では過去にさまざまな商品の読み取り実験を行い、ハードウエア、ソフトウエア、ノウハウを磨いてきた。リーダライタやICタグもどんどん進歩してきており、かつて難しいといわれていたものも、今では読み取りできるようになってきている。 IoT時代を迎え、様々な現場の情報をクラウドに上げてデータの連携を図るようになってきている。同時に人手不足がものづくりと物流業界の大きな課題である。すばやい対応が求められている。自律的に動作する当社FRU-4025Plus/FRU-4100Plus、並びにトンネルタイプ一括読取装置が、皆様の業務の自動化、省力化をすばやく推し進め るお役に立つことができれば幸いである。

関連製品

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FRU-4100Plus/FRU-4025Plusは簡単設定の自律駆動型UHF帯RFID固定式リーダライタです。

上位システム開発負担を軽減!

・マニュアルモードと、4つのオートモード搭載
PLCリンク機能がオートモードに追加! ラダーなしでメモリにICタグデータが上がります(FRU-4025Plus/FRU-4100Plus共通)
・オートモードでは制御パソコン不要! 電源ONで自動的にICタグを読み取って上位にデータを送信
・オートモードの各種設定はブラウザから簡単設定 

●無線局申請不要な特定小電力型と構内無線局(免許局)の2モデル
●LAN接続(Socket通信、HTTP/HTTPS通信)をサポート
●外部インターフェース(LAN/DIO)
●電源 DC12~24V対応
●小型、省スペース
日本製。日本語マニュアル、日本語資料でわかりやすい

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UHF帯RFIDリーダライタを内蔵したトンネルタイプの⼀括読取装置は搬送読み取りに最適です。お客様の条件に応じて最適な読み取り能⼒を発揮するためのカスタマイズ実績が豊富にございます。
さまざまなアプリケーションに容易に対応が可能です。 当社(東京都内)にて読取りデモンストレーションを承ります。

●自社開発のリーダーライタ搭載/自社開発だから選べる多彩なアンテナ
●インライン対応
●ゲート外のICタグを読まない電磁波シールドボックス。
●読み取り対象の商品や、梱包にあわせてカスタマイズ可能。

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