JP2003273785A

JP2003273785A - 施設内通信方法及び施設内通信装置

Info

Publication number: JP2003273785A
Application number: JP2002067465A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Wada; 和田　　裕; Nobuyuki Ogura; 信之小倉; Noboru Azusazawa; 昇梓澤; Sadao Mizokawa; 貞生溝河; Hideaki Masuko; 英昭益子
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ファクトリオートメーション施設又は物流施
設における見通しの利かない場所での通信を確実に行
う。【解決手段】ファクトリオートメーション生産施設の
搬送手段１３と生産管理コンピュータとの間の通信方法
に、エバネセントモードを用いる施設内通信方法とし
た。また、無線通信に対して障害となり得る搬送手段１
３などが行き交うファクトリオートメーション生産施設
に設置された固定式の装置１５と生産管理コンピュータ
との間の通信方法に、エバネセントモードを用いる施設
内通信方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ファクトリオート
メーション生産施設又は物流施設における無線を利用し
た施設内通信方法及び施設内通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ネットワークを形成するシス
テムは、ネットワーク線路が有線及び／又は無線の構成
となっている。例えば、ファクトリオートメーション分
野で、生産管理を行う上位計算機を含む生産ラインの諸
設備を接続するための有線ネットワークの例としては、
バス型、リング型の接続形態をもつ汎用ＬＡＮがある。
さらに、フィールド計装機器に対しては、より高速で信
頼性の高いデータ伝送を保障するための伝送プロトコル
を搭載した制御用ＬＡＮがある。また、無線ネットワー
クの例としては、ＧＨｚ帯の周波数を利用したスター型
ネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡ
Ｎ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｒ）、赤外線通信等）があ
る。これは、自動仕分装置等を備えた物流施設でも同じ
である。

【０００３】また、ファクトリオートメーションの分野
では、部品・製品の搬出入・自動倉庫管理、各生産工程
への部品の供給管理、各装置での特徴的な製造・検査工
程を行うための機構の監視制御等の全工程に対して、生
産計画を担う最上位コンピュータと生産管理をオンライ
ンで行う情報制御コンピュータとを連携させ、各工程装
置や伝送器と接続された分散コントローラを統括管理す
るＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing）シス
テムとして構成することが通例となっている。上述した
既存の無線通信装置を組み合わせたＣＩＭシステムで
は、部品・製品自身やそれらを搬送するトレーにＩＣカ
ードやバーコードによる識別タグ機能を装備する等し
て、トラッキング管理に利用する場面も多い。また、小
規模な生産施設フロア等では、情報ＬＡＮとして敷設さ
れた有線のＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）ベースのＬＡＮに代
えて、電波が到達可能な見通しの良い範囲で無線ＬＡＮ
に移行・併用するケースも増えている。この点について
も、物流施設も同じである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の無線ＬＡＮ、例
えばＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮでは、その使用電波
の周波数特性から、以下に示す課題がある。（１）アクセスポイント（親局）とクライアント（子
局）との間に所定の空中線電界強度を得るために、局間
の見通しを確保する必要があり、建物内の設備の配置計
画時、設備の移設時に局配置に制約を受けやすく、導入
・維持管理コストの削減に限界がある（２）建屋外に電波の漏れが生じやすい周波数帯であ
り、隣接した建屋の無線ＬＡＮ間で混信が発生しやす
く、建物ごとの独立性が確保しにくい。（３）既設の無線通信（ＩＥＥＥ８０２．１１やＰＨ
Ｓ、赤外線通信等）で構築されたサービスに加え、新た
なサービスを無線通信で構築しようとする場合、混信な
く併設可能となる無線通信の選択肢が限定される。

【０００５】従来から、生産ラインを含むファクトリオ
ートメーション分野でのデータ伝送には、上記のＧＨｚ
帯を利用したネットワーク（ＬＡＮ）や、製造装置や搬
送車の近傍で赤外線通信等を利用した非接触伝送等の、
種々の無線技術が使われてきたことは上記のとおりであ
る。しかるに、大規模で複雑な建物内の設備配置から構
成される生産ラインに無線技術を適用するには、特に上
記（１）の課題に対して、何らかの改良が行われること
が強く望まれている。

【０００６】例えば、部品・製品を、全工程を通して一
括してトラッキング管理（追跡管理）するために、無線
ＬＡＮの機器を、無人搬送車や部品・製品を収容するト
レーに装備して利用する場合を想定しよう。大規模な生
産ラインでは、建物内の設備や建屋・壁の複雑な配置と
の位置関係が原因となり、また大型の製造装置や検査装
置中をこれらの移動体が通過する場合等には、子局と親
局間の見通しが利かないばかりか、これらの建物や装置
が通信経路を遮断する障害物となる。そのため、無線通
信を適用できる範囲は、上述したように、少数の工程単
位に個別の非接触通信方式を導入し、分散コントローラ
を介して個々の工程を管掌する生産管理コンピュータの
範囲でデータ適用しているのが現実である。しかるに、
生産ラインの工程全体を通してトラッキング管理する場
合には、少数の工程単位にその前工程、後工程との情報
連携のために、識別タグのバーコード入力と人手による
補助入力（作業着手、完了等の単純なイベント情報入力
等）を補完して、上位コンピュータにて一括管理するシ
ステムを構成している。このような積み上げ方のデータ
適用では、現場の設備、分散コントローラからネットワ
ークを経て上位コンピュータに到る全体を通したデータ
のやりとりが複雑となる。さらに、作業工程の修正や、
生産ラインの構成見直し等の際には、分散コンピュータ
から上位コンピュータまでの大規模な範囲に対して、整
合のとれたシステム改修計画を立案し実施することも必
要となる。

【０００７】そこで、本発明は、ファクトリオートメー
ション施設又は物流施設におけるかかる課題を解決する
ことを主たる目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、ファクトリオートメーション生産施設又は物流施
設の搬送手段と通信機能が付加されたコンピュータとの
間の通信方法に、エバネセントモードを用いる施設内通
信方法とした。また、無線通信に対して障害となり得る
物体が行き交うファクトリオートメーション生産施設又
は物流施設に設置された固定式の装置と通信機能が付加
されたコンピュータとの間の通信方法に、エバネセント
モードを用いる施設内通信方法とした。

【０００９】なお、「無線通信に対して障害となり得る
物体が行き交う」における「物体」とは、例えば人、搬
送手段（無人搬送車）、荷物、製品、部品等、生産施設
や物流施設を行き交うものである。ちなみに、生産施設
・物流施設に固定的に配置された設備・装置・機器類
も、無線通信に対して障害になり得る物体である。

【００１０】また、前記課題を解決した本発明は、ファ
クトリオートメーション生産施設又は物流施設に設置さ
れ、コンピュータと前記施設内を移動する搬送手段との
通信をエバネセントモードで行う通信装置であって、前
記施設に配された導体に高周波電流の電気エネルギを注
入して当該施設内にエバネセントモードの電場を形成す
る電気エネルギ注入器と、前記コンピュータ及び前記搬
送手段との間で送受される情報を前記電気エネルギとの
間で相互変換する変換器と、を有する施設内通信装置と
した。

【００１１】なお、「搬送手段」は発明の実施の形態の
「無人搬送車」、「固定収容手段」の双方を含むもので
ある。

【００１２】これら構成によれば、導入・維持が容易
で、建物間の独立性を確保し、既設の無線通信方式と併
設が可能な無線通信を実現できる。また、大規模で複雑
な構造をもつ建物内に敷設された生産ラインを一括して
稼動監視・操作制御できる無線通信システムを提供する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態で使用さ
れるエバネセント通信技術（エバネセントモードを用い
た通信技術）について説明する。その次に、このエバネ
セント通信を用いてネットワークを構成する実施形態
（ＦＡへの適用例）の説明を行う。

【００１４】〔エバネセント通信技術〕エバネセント通
信技術は、無線通信路である空中伝播に用いる高周波電
界のモードに、エバネセントモードを用いるものであ
る。エバネセントモードとは、例えば金属面で取り囲ま
れた導波管の形状、寸法で定まるカットオフ周波数以下
の高周波を用い、管の長さ方向に指数関数状に減衰する
高周波電界によって電気エネルギを伝えるモードであ
る。一般に、多くの導波管では、導波管の長さ方向に位
相変化しながら、振幅が周期的に変化する進行波を伝播
させることが知られている。一方、エバネセントモード
は位相変化を起こさないため、指数関数状に振幅が単調
減少する安定した電場が得られることに特長がある。エ
バネセント通信技術は、建物を導波管と見立て、建物の
内部にエバネセントモードを形成する。

【００１５】エバネセントモードの形成は次のように行
われる。（１）建物に高周波電流を注入する。注入された高周波
電流が、壁内の鉄骨、電線管等を誘起する。（２）高周波電流が、建物内で電気的に接続された鉄
骨、電線管等が給電路として作用し、各部屋の壁までエ
ネルギを伝える。（３）そして、部屋を取り囲む壁が、次の２つの物理現
象によってエバネセントモードを室内に形成する。（ａ）導波管の注入面として動作し、壁面に垂直な方向
に指数的に減衰するエバネセント波を作り出す。（ｂ）電導体の表面に誘電体が接触した「２層の表面波
線路」を形成し、誘電体の中を壁面に平行な方向に高周
波電流が進行波として伝播し、誘電体の表面から室内に
向かう壁面に垂直な方向に指数関数的に減衰するエバネ
セント波を作り出す。

【００１６】上記（３）（ａ）の電磁波挙動は、導波管
のカットオフ周波数以下でのエバネセントモードであ
り、「The Feynman Lectures on Physics Vol. III, Ch
apter3 “Wave Guide”,Feynman, Leighton and Sands,
Addison-Wesley PublishingCompany (1965)」に解説が
ある。また、上記（３）（ｂ）の電磁波挙動は、電導体
と誘電体とを組み合わせた表面波線路からのエバネセン
波であり、「稲垣直樹著、“電気・電子学生のための電
磁波工学”丸善（1980）」に解説がある。

【００１７】エバネセント通信の原理を、図１を参照し
てより具体的に説明する。図１は、エバネセント通信技
術の具体的な原理を図示したものである。建物１は、鉄
骨等の構造物２が機械的に接合されたものであり、構造
物２が電気的にも接続されたものとなっている。さら
に、建物１の壁内、床・天井間もしくは部屋内には、水
道管３、電線管・ケーブルトレイ・ダクト４等金属性の
ものが配置されている。アクセスポイント（親局）は、
建物構造物２、水道管３、電線管・ケーブルトレイ・ダ
クト４等の電導体に対して高周波電流を注入し建物内の
各部屋にエバネセントモードの電場を形成するための電
気エネルギ注入器５（以下、エキサイタと称す）と、デ
ータ・制御信号を電気エネルギとの間の相互変換を行う
ためのハブ６から構成されている。ハブ６は、有線或い
は無線によるネットワークシステム７によって、建物１
内或いは建物１外の図示しない通信システム或いはサー
バと接続されている。

【００１８】建物１内には、クライアント（子局）が、
エバネセントモードの空中線電界とエネルギ交換するア
ンテナ（プローブ）８が接続された端末９として配置さ
れている。図１の端末９は、ネットワークシステム７と
接続された図示しない通信システム或いはサーバとの間
でデータ交換を行う。

【００１９】なお、エキサイタ５は請求項の「電気エネ
ルギ注入器」に相当し、ハブ６は請求項の「変換器」に
相当し、端末９は請求項の「搬送手段」にも「固定式の
装置」にも相当する。また、建物１内或いは建物１外の
図示しない通信システム或いはサーバは請求項の「通信
機能が付加されたコンピュータ」に相当する。

【００２０】このエバネセント通信技術では、例えば短
波帯近傍の高周波を用いることにより、建物１の内部に
空中線電界強度を得られ、見通しの遮られた個々の部屋
への通信が可能となる。また、建物固有のカットオフ周
波数以下での運用によって、建物１の外部への空中線電
界の漏洩がないため、建物１ごとに独立した通信環境を
確立することが可能となる。

【００２１】ちなみに、図２に他の無線通信方式との比
較をした結果を示すが、この図からエバネセント通信が
優れていることが理解される。また、図２には示さなか
ったが、導入のしやすさについても、建物にエキサイタ
５（及びハブ６）を追加するだけでよく、エバネセント
通信は他の方式よりも優れている。なお、到達距離が建
物内であるので、盗聴等に対してのセキュリティも高い
といえる。

【００２２】次に、本発明の実施形態を、ファクトリオ
ートメーション（以下「ＦＡ」という）分野で部品・製
品を搬送するための機器（無人搬送車、トレー、パレッ
ト、輸送機械等）の稼動監視、操作制御に関連付けて、
エバネセント通信技術を用いた無線ＬＡＮの応用につい
て説明する。しかし、本実施形態は、本開示の範囲を、
以下に示す機器の種類、機器の接続形態、機器間のデー
タ・制御信号の伝送プロトコルにのみ限定するものでは
なく、この好適な実施形態は、無線通信と有線通信を併
用したネットワークシステムの機能及び入出力インター
フェース及びこれらを実装するデバイスに適用可能であ
る。

【００２３】〔ＦＡへの適用例１〕エバネセント通信技
術をＦＡ生産施設に適用した実施形態である適用例１を
説明する。図３は、図１に示したエバネセント通信技術
を用いたＦＡ生産施設の概要を示す図である。図３に示
すＦＡ生産施設では、工場内に設置された生産ラインの
自動化のために、生産管理ホストコンピュータ（図示
外）と、生産ラインの各設備１１，１３、１５…とがネ
ットワークで接続されている。また、このＦＡ生産施設
では、生産管理ホストコンピュータにて設定された生産
計画情報に従って、ネットワーク経由で各設備１１，１
３，１５…の動作指示がなされる。また、このＦＡ生産
施設では、トラック１０により入庫された部品１２の自
動倉庫（スタッカクレーン等）１１への入庫、生産すべ
き製品に必要な部品の自動倉庫１１からの搬送、部品の
組み立て、加工、実装、生産工程途上或いは最終工程で
の製品検査、工程間の製品の搬送、最終製品の出荷・発
送等の一連の作業が自動化されている。各設備１１，１
３，１５…の稼動状況をはじめとしたリアルタイム監視
情報や、設備の稼動実績や製品の生産実績等は、エバネ
セント通信により生産管理ホストコンピュータに転送さ
れる。生産管理ホストコンピュータは、請求項の「コン
ピュータ」に相当する。

【００２４】なお、図３において、設備としての無人搬
送車１３（請求項の「搬送手段」に相当）は、図中の吹
出しに示すように、子局１６と制御装置１７を備えてい
る。更に、製品の組み立てに供する部品を格納した自動
倉庫１１や、製品の組立装置（図示外）及び検査装置
（図示外）も、図示しない子局を備えたものになってい
る。また、部品或いは製作途上にある製品を固定或いは
収容し、ときに無人搬送車１３に搭載されるトレー或い
はパレットと総称される固定収容手段１４も、図示しな
い子局を備える。なお、本実施形態の無人搬送車１３
は、生産ライン或いはその通路に付設された搬送路を伴
う軌道式無人搬送車、或いは搬送路に拘束されず通路を
自由に移動できる無軌道式無人搬送車のいずれであって
もよい。ここで、本実施形態の固定収容手段１４は、無
人搬送車１３に搭載できる構造、形状を有するものであ
る。

【００２５】ちなみに、このＦＡ生産施設を収納する建
物は、図１に示した建物１のような構成をしており、エ
キサイタ５及びハブ６から構成される親局を介して、設
備１１，１３，１４，１５…と生産管理ホストコンピュ
ータとがエバネセントモードによる通信を行えるように
なっている。

【００２６】このような、構成を有する適用例１のＦＡ
生産施設では、無人搬送車１３が、他の無人搬送車１３
の裏側や自動倉庫１１の裏側や他の設備の裏側に回りこ
んでも、他の通信方式に比べて良好な回り込み特性によ
り良好な通信を行うことができるので、見通しの遮断に
よるエラー率の悪化等がない。よって、無人搬送車１３
を確実に動作させることができる。一方、無人搬送車１
３によって、見通しを遮断される場合もあるが、このよ
うな場合も遮断される側の他の無人搬送車１３や他の設
備１１，１４、１５等も良好な通信を行うことができ
る。これは、人や荷物等の無線通信に対して障害となり
得る物体が、例えば無人搬送車１３の見通しを遮断する
場合も同じである。つまり、従来の通信では障害物とな
り得るような物体の存在の有無にかかわらず、エバネセ
ントモードでは良好な通信を行うことができる。また、
大規模で複雑な構造をもつ建物内に敷設された生産ライ
ン（生産施設）を一括して稼動監視・操作制御できる通
信システムを構築することが可能となる。

【００２７】〔ＦＡへの適用例２〕次に、図４を参照し
て適用例２を説明する。図４は、ファクトリオートメー
ション分野での、エバネセント通信技術を適用した無人
搬送車１３及び固定収容手段１４の稼動監視及び操作制
御の一例を示すシステム構成図である。

【００２８】図４では、生産管理ホストコンピュータ１
８及び工程集中管理コンピュータ１９（「上位コンピュ
ータ」ともいう、請求項の「コンピュータ」に相当）と
無人搬送車１３の制御装置１７及び／又は固定収容手段
１４の制御装置２３（「下位コンピュータ」ともいう）
との間で、親局（エキサイタ２１及びハブ２２）及び子
局１６を介してデータ伝送を行うことにより、生産ライ
ンの稼動状況を監視する。

【００２９】即ち、無人搬送車１３及び固定収容手段１
４に設置された子局１６は、生産ラインが置かれている
建物１に設置されている親局とエバネセント通信２４を
行う。具体的には、無人搬送車１３では子局１６が制御
装置１７と接続され、固定収容手段１４では子局１６が
制御装置２３と接続され、それぞれ親局との間で伝送さ
れるデータを授受する。一方、親局は、生産管理ホスト
コンピュータ１８及び工程集中管理コンピュータ１９に
接続されている有線ネットワーク装置及び網２０に接続
され、エバネセント通信を介して子局１６との間でデー
タ伝送を行う。

【００３０】この適用例２でも、子局１６と親局の間
は、建物１の図示しない構造物等（鉄筋、鉄骨、水道管
…）を介して電磁波を伝播させるエバネセントモードで
のエバネセント通信２４を用いている。この通信方法に
よって、生産ラインの広い範囲にわたって無人搬送車１
３が移動し、建物１の内部に複雑に配置された装置（設
備１１，１５，…）に取り囲まれ、建物１の内部の隔壁
によって隔てられた地点にあっても、局間は所定の条件
のもとで安定した通信（図２参照）を確立することがで
きる。

【００３１】〔ＦＡへの適用例３〕次に、図５を参照し
て適用例３を説明する。図５は、ファクトリオートメー
ション分野での、エバネセント通信技術を適用した無人
搬送車１３による画像監視の一例を示すシステム構成図
である。

【００３２】図５において、無人搬送車１３には、動画
或いは静止画で、生産施設の稼動状態や部品・製品の加
工状態を監視するためのカメラ２５と画像をデジタル化
して伝送するための画像エンコーダ/配信サーバ２６が
接続されている。画像エンコーダ／配信サーバ２６は子
局１６を介したエバネセント通信２４により、親局（エ
キサイタ２１及びハブ２２）に画像を送り、工程集中管
理コンピュータ１９が接続されてネットワークを介し、
画像表示用コンピュータ２８に映像２７を表示する。な
お、カメラ２５は、エバネセント通信により遠隔操作可
能になっている。

【００３３】この適用例３によれば、適用例１及び適用
例２のように、確実な通信を行うことができる。また、
エバネセント通信は、図２に示したように高速な通信を
行うことができるので、高解像度の静止画や、スムース
な動きをした動画を転送することができる。

【００３４】〔ＦＡへの適用例４〕次に、図６を参照し
て適用例４を説明する。図６は、ファクトリオートメー
ション分野での、エバネセント通信技術を適用した生産
システム・設備障害時の、稼動監視バックアップ系統の
一例を示すシステム構成図である。

【００３５】図６において、上位コンピュータ（工程集
中管理コンピュータ）１９と設備１１，１５との間を接
続する有線ネットワーク、もしくは各工程設備単位の上
位コンピュータ１９自身に障害が発生した場合（図中、
×記号）、子局１６及び伝送装置（プロトコル変換装
置）１６Ａを介して接続された各設備１１、１５の制御
装置からの稼動状況データを、子局１６を介して親局
（エキサイタ２１及びハブ２２）とエバネセント通信
し、バックアップ用監視コンピュータ２９に伝送する。
この場合、障害が発生した工程設備に対応したバックア
ップ監視すべき諸量（データ項目）は、あらかじめ上位
コンピュータ１９で設定してバックアップ用監視コンピ
ュータ２９に同期転送しておく。これにより、障害発生
時には、自動的に、障害対象のバックアップ監視が継続
してなされる。

【００３６】この適用例４によれば、有線ネットワーク
等に障害が生じた場合でも、エバネセント通信という他
の伝送ルートを介して、確実に通信を行うことができ
る。なお、エバネセント通信を常時行い、バックアップ
用に有線ネットワークを使用する態様でもよい。

【００３７】〔ＦＡへの適用例５〕次に、図７を参照し
て適用例５を説明する。図７は、ファクトリオートメー
ション分野での、エバネセント通信技術を適用した輸送
機器と建物とを一体としてデータ伝送場として形成する
一例を示すシステム構成図である。

【００３８】図７では、入出庫エリア３０において、建
物１に隣接して駐停車されるトラック１０の荷室（コン
テナ）から部品・製品を搬出入する。この際、トラック
１０の荷室自身を建物１の構造物の延長としてみなし
て、エバネセント通信によるデータ伝送の対象範囲とす
る。このため、建物１の鉄骨或いは鉄管、ダクト等と、
入出庫エリア３０の所定位置に駐車したトラック１０の
荷室を、脱着可能な電気ケーブル３１で電気接続する。
もちろん、トラック１０の荷室にもエバネセントモード
形成可能なように、導体が配置してある。この電気接続
により、トラック１０の荷室中にもエバネセントモード
が形成されるため、トラック１０に積載された状態にあ
る固定収容手段１４（その子局１６）と親局（エキサイ
タ２１及びハブ２２）との間でエバネセント通信２４が
可能となる。なお、入出庫エリア３０での積み下ろし作
業によって移動する子局１６の動作には、バッテリ駆動
等による独立した電力供給が必要となるが、本図ではこ
の電力供給部分は省略している。

【００３９】このように、子局１６を搭載したまま部品
・製品を輸送する機器（本例ではトラック１０の荷室）
にトレー或いはパレット（つまり固定収容手段１４）を
積み込めるため、入庫出庫の作業工程においても部品・
製品データの追跡が可能となる。つまり、建物１の内部
ばかりでなく、建物１の外との物流情報の交換にも有効
である。さらに、以上の実施形態での通信装置の仕様を
統一し、複数の工場に導入することで、輸送中の事故、
障害等の結果が、入出庫作業と同期して（入出庫作業の
際に）得られる。

【００４０】以上、適用例１〜５によれば、搬送手段と
しての無人搬送車１３に備えられる子局１６、トレーや
パレット等の固定収容手段１４に備えられる子局１６
と、上位コンピュータ１８，１９等のネットワークに接
続された親局（エキサイタ２１及びハブ２２）との間、
殊に子局１６とエキサイタ２１の間に、見通しを遮る障
害物があっても安定したエバネセント通信による接続状
態を確立できる。

【００４１】なお、子局１６（図３等参照）が、建物１
内に配置された各設備１１，１５…へのデータ転送・中
継機能を有するインターフェース装置を備えるようにし
てもよい。前記の適用例１（図３参照）では、無人搬送
車１３及び固定収容手段１４と子局１６との間のデータ
転送・中継機能に用いる接続形態や伝送プロトコルの組
合せは、各設備１１，１５…の既設インターフェースと
整合を持たせた設計が可能である。

【００４２】具体的には、現場設置のコントローラ、シ
ーケンサとのインターフェースとして、接続形態はＥｔ
ｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）によるものとし、伝送プロトコルは
ＴＣＰ／ＩＰとする組合せが可能であるし、アナログ計
装データを収集するためのＲＳ−２３２Ｃ、ＧＰＩＢ等
のインターフェースを、無人搬送車１３の側に装備する
ことも可能である。また、現場盤のリレー接点の監視・
制御のために、デジタル入出力インターフェースを装備
することも可能である。その他、レガシーなＰＩ／Ｏの
レパートリ、デファクトの計装ネットワーク（Device N
et、Lon Works等）、自律分散ミドルウェア等に対応し
た伝送プロトコルとその実装インターフェースの組合せ
が可能である。

【００４３】さらに、子局１６に、エバネセント通信接
続のための送受信用のプローブに加えて、既存の無線通
信接続（ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ等）のためのアンテナを
併設して、有線通信接続だけでなく無線によるデータ転
送・中継を提供することも可能である。

【００４４】このようにすることで、エバネセント通信
技術が担う物理層の上に構築するデータリンク層、ネッ
トワーク層、トランスポート層、アプリケーション層に
最適な実装手段を組み合わせて、生産施設、製造装置の
監視制御に最適な情報伝送を実現することができる。

【００４５】以上はエキサイタ２１（図３等参照）を建
物１の中に１つだけ設置するものであったが、複数のエ
キサイタ２１を設置するようにしてもよい（親局を複数
設置するようにしてもよい）。以下、複数のエキサイタ
２１を設置した適用例を説明する。

【００４６】〔ＦＡへの適用例６〕図８を参照して適用
例６を説明する。図８は、エバネセント通信により位置
を推定する原理を示す模式図及び位置推定装置のブロッ
ク図である。なお、適用例１〜５では、エキサイタ２１
及びハブ２２を含んで親局が構成されるものとしたが
（図３等参照）、この適用例６の説明では、エキサイタ
２１（２１ａ，２１ｂ）を親局２１（２１ａ，２１ｂ）
とする。

【００４７】図８では、搬送周波数（中心周波数）の異
なる複数の親局２１ａ，２１ｂを建物１に設置する。建
物１内を移動する無人搬送装置１３（子局１６）は、適
宜通信に使用する周波数を切り替える構成を有してい
る。つまり、エバネセント通信を行う親局２１ａ，２１
ｂを選択する。そして、親局２１側の位置推定装置でそ
れぞれの通信強度を検知し、親局２１ａ，２１ｂと無人
搬送装置１３との距離を推定し、建物１内での無人搬送
装置１３の位置を推定する。

【００４８】なお、図８は、建物１の平面図であり、２
つの親局２１（第１親局２１ａ，第２親局２１ｂ）が建
物の１面（１壁面）に「所定距離」離間し、かつ床から
ある高さを持って設置してある（エキサイタ２１ａ，２
１ｂを基準にしての位置）。また、この図８は、建物１
の床上を無人搬送車１３が移動しているところを模式的
に示してある。また、図８は、位置推定装置は親局２１
側に設けられ、通信強度検出手段、距離推定手段、距離
テーブル、位置推定手段を含んで構成されていることを
示している。

【００４９】ここで、親局２１側に設けられる位置推定
装置の各手段の機能を説明する。通信強度検出手段は、
第１親局２１ａと無人搬送車１３がエバネセント通信を
行っているときは、その強度（「第１の通信強度」）を
検出する機能を有する。また、第２親局２１ｂと無人搬
送車１３がエバネセント通信を行っているときは、その
強度（「第２の通信強度」）を検出する機能を有する。

【００５０】距離推定手段は、「第１の通信強度」と
「第２の通信強度」を順次入力すると距離テーブルを参
照し、「第１の距離」及び「第２の距離」を推定する機
能を有する。

【００５１】ちなみに、エバネセント通信の通信強度
は、親局（エキサイタ）２１ａ，２１ｂから無人搬送車
１３（子局１６）が遠ざかると弱くなる。逆に、近づく
と強くなる。そこで、距離テーブルには、（１）第１親
局２１ａと無人搬送車１３における「第１の通信強度」
と「第１の距離」との関係のテーブル、及び（２）第２
親局２１ｂと無人搬送車１３における「第２の通信強
度」と「第２の距離」との関係のテーブルが記憶してあ
る。なお、「第１の距離」は第１親局２１ａと無人搬送
車１３との直線距離であり、「第２の距離」は第２親局
２１ｂと無人搬送車１３との直線距離である。

【００５２】位置推定手段は、距離推定手段から「第１
の距離」及び「第２の距離」を入力すると共に、この距
離と予め記憶している「所定距離」とに基づいて、建物
１における無人搬送車１３の位置（平面上の位置）を推
定する機能を有する。

【００５３】このような構成を有する位置推定装置は、
無人搬送器１３（子局１６）が通信する親局２１ａ，２
１ｂを適宜選択して切り替えると、切り替えと同期して
位置推定装置の各手段が機能し、無人搬送器１３の位置
を推定する。推定した結果の位置情報は、例えば無人搬
送車１３の自動運転等に適用できる。また、例えば位置
情報を蓄積して統計的に解析し、無人搬送装置１３の、
最適の動線・軌道を割り出すようにすることにも適用で
きる。また、ＦＡにおける生産工程の動態をより詳細に
追跡することができる。

【００５４】ちなみに、図８を参照して説明した適用例
６は建物１の内部であるので、２つの親局２１ａ，２１
ｂがあれば無人搬送車１３の位置を推定することができ
る。もちろん、より精度を高めるため、親局２１を３つ
用いるようにしてもよい。親局２１を３つ用いることと
すると、無人搬送車１３（子局１６）の建物１における
高さ方向の位置も推定することが可能になる。

【００５５】もちろん無人搬送車１３は建物１に何台あ
っても混同されることなく、それぞれの位置を推定する
ことができる。

【００５６】なお、通信強度検出手段について、これを
無人搬送器１３（子局１６）の側に備えるようにして、
無人搬送器１３で通信強度を検出し、通信強度のデータ
を親局２１側の位置推定装置に送信するようにしてもよ
い（位置推定装置が無人搬送器１３から通信強度を得る
ことになる）。この場合は、親局２１側の位置推定装置
から通信強度検出手段を省くことができる。ちなみに、
位置推定装置全体を無人搬送車１３に備えるようにして
もよい。

【００５７】〔ＦＡへの適用例７〕次に、適用例７を、
図９を参照して説明する。図９は、建物内の子局の分散
・集中の度合いにより通信を切り替える例を説明する模
式図である。なお、この適用例７の説明でも、エキサイ
タ２１を親局２１とする。

【００５８】まず、この適用例７では、搬送波（中心周
波数）が同じ２つの親局２１，２１を建物１内に離間し
て設置し、使用する２つの親局２１，２１を両者が干渉
しないように、例えば親局２１に対して高周波電流の電
気エネルギの注入をＯＮ／ＯＦＦを指示する切替え器に
より親局２１を切り替えて共用する。この適用例７のよ
うに搬送波が同じであっても、親局２１を識別できるの
で（ＯＳＩ基本参照モデルのデータリンク層やネットワ
ーク層にて識別可能）、前記した適用例６のようにし
て、親局２１ごとの通信強度を検出することで無人搬送
車１３やパレット等の固定収容手段１４の位置（子局１
６の位置）を推定できる。

【００５９】ところで、子局１６の位置が推定できる
と、建物１内の子局１６の分散・集中の度合い、つまり
建物１内の無人搬送車１３及び固定収容手段１４の分散
・集中の度合いが把握できる。これにより、生産ライン
の稼動監視において大量のデータ伝送或いは多重の状態
変化の追跡が必要となった場合に、特定の１つ或いはそ
れ以上の子局１６に対して、特定の親局２１との通信を
優先させる動的な通信制御が可能となる（適用例６でも
同じである）。この際、各親局２１と子局１６との間で
所定の通信条件（伝送スループット、エラーレート等）
を満たす建物１内の領域をシミュレーションであらかじ
め予測しておき、通信に使う最適な親局２１を選択する
ようにする。

【００６０】以上、適用例６及び７によれば、無人搬送
車１３や固定収容手段１４の位置を推定することで、様
々な制御を行うことができる。また、様々な解析を行な
うことができる。

【００６１】ところで、エバネセント通信における通信
強度からは、親局と子局１６（無人搬送車１３・固定収
容手段１４）との相対的な遠近関係が判るが、この遠近
関係に基づいて、子局１６の側で判断して通信相手の親
局２１を選択するように構成してもよい。例えば、図８
でいえば、子局１６の側で通信強度を監視し、通信強度
がある値以下（閾値以下）に弱まると、当該子局１６が
他の親局２１との通信を行うように構成することができ
る。また、親局２１の側で通信強度を監視して判断し、
通信強度がある値以下（閾値以下）に弱まると、他の親
局２１との通信を行うように、子局１６に指令を送るよ
うに構成することもできる。

【００６２】つまり、遠近関係（通信強度の強弱）のみ
を判別することによっても、子局１６が通信相手とする
親局２１を、（子局１６の位置に応じて）複数の親局２
１の中から選択することができる。また、子局１６が親
局２１との間の通信に用いる周波数（搬送波）を、（子
局１６の位置に応じて）複数の周波数の中から選択する
ことができる（ここでは、周波数を選択することは、親
局２１を切り替えることになる）。なお、選択の判断
は、子局１６側で行ってもよいし、親局２１側で行って
もよい。

【００６３】また、遠近関係（通信強度の強弱）に基づ
いて、建物１内における無人搬送車１３等の分散・集中
度合いを監視することも、当然行うこともできる。例え
ば、分散・集中度合いは、次のようにすれば判る。図９
でいえば、まず左側の親局２１を作動させ、当該左側の
親局２１と各子局１６との通信強度の総和を測定する。
次に、親局２１を切り替えて、右側の親局２１を作動さ
せ、当該右側の親局２１と各子局１６との通信強度の総
和を測定する。そして、両者の通信強度の総和を比較す
る。図９の場合、左側の親局２１を作動させている場合
の方が通信強度の総和が大きくなり、左側の親局２１の
側に無人搬送車１３等が集中していることが判る。この
ことにより、建物１内における無人搬送車１３等の分散
・集中度合いの監視を行うことができる。

【００６４】以上説明した本発明は、前記した実施形態
（適用例１〜７とその変形例）に限定されることなく、
幅広く変形実施することができる。また、適用例１〜７
とその変形例を適宜組み合わせて実施することができ
る。例えば、実施形態での説明ではＦＡを事例として、
部品の搬入、加工、組立て、検査の工程を経て、製品を
出荷する装置製造産業での典型的な作業の流れを図示し
て引用した。しかし、本発明は、本例のような装置製造
産業分野での設備稼動監視、操作制御とそのデータ伝送
に限らず、他の産業分野の生産施設の設備稼働監視・操
作制御をはじめ、エネルギ、化学、鉄鋼・非鉄金属産業
分野でのプラント操業監視・制御にも適用可能である。
また、本技術は、商品や荷物が行き交う物流施設、例え
ば配送センタや物流センタ等と呼ばれる施設にも適用で
きることはいうまでもない。また、建物の規模の大小を
問わずにエバネセント通信技術を適用することができ
る。また、通信強度ではなく、エバネセント通信の伝搬
遅延を検出して、無人搬送車の位置を推定等するように
してもよい。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、短波帯近傍の高周波を
用いるエバネセント通信技術により、建物の建物内部に
所定の空中線電界強度を得られ、見通しの遮られた場合
でも確実な通信が可能となる。また、建物外部への空中
線電界の漏洩がないため、建物ごとに独立した通信環境
を確立することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エバネセント通信技術の具体的な原理を示
す図である。

【図２】他の無線通信方式との比較をした結果を示
した図である。

【図３】ファクトリオートメーション分野での、エ
バネセント通信技術の適用形態の一例を示す図である。

【図４】ファクトリオートメーション分野での、エバ
ネセント通信技術を適用した無人搬送車及び固定収容手
段の稼動監視及び操作制御の一例を示すシステム構成図
である。

【図５】ファクトリオートメーション分野での、エ
バネセント通信技術を適用した無人搬送車による画像監
視の一例を示すシステム構成図である。

【図６】ファクトリオートメーション分野での、エバ
ネセント通信技術を適用した生産システム・設備障害時
の、稼動監視バックアップ系統の一例を示すシステム構
成図である。

【図７】ファクトリオートメーション分野での、エ
バネセント通信技術を適用した輸送機器と建物とを一体
としてデータ伝送場として形成する一例を示すシステム
構成図である。

【図８】エバネセント通信により位置を推定する原
理を示す模式図及び位置推定装置のブロック図である。

【図９】建物内の子局の分散・集中の度合いにより
通信を切り替える例を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ … 建物２ … 構造物３ … 水道管４ … 電線管・ケーブルトレイ・ダクト５ … エキサイタ６ … ハブ７ … 外部ネットワークシステム８ … プローブ９ … 端末１１ … 自動倉庫（自動倉庫）１３ … 無人搬送車（搬送手段）１４ … 固定収容手段１５ … 設備１６ … 子局１７、２３ … 制御装置１８ … 生産管理ホストコンピュータ（コンピュー
タ）１９ … 工程集中管理コンピュータ（コンピュータ）２０ … 有線ネットワーク装置（コンピュータ）２１ … エキサイタ（親局）２２ … ハブ２４ … エバネセント通信

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小倉信之茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所情報制御システム事業部内 (72)発明者梓澤昇茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所情報制御システム事業部内 (72)発明者溝河貞生茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所情報制御システム事業部内 (72)発明者益子英昭茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所情報制御システム事業部内Ｆターム(参考） 5K012 AB01 AC00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファクトリオートメーション生産施設又は
物流施設の搬送手段と通信機能が付加されたコンピュー
タとの間の通信方法に、エバネセントモードを用いるこ
とを特徴とする施設内通信方法。
【請求項２】前記搬送手段に接続されて共に移動する子
局と前記コンピュータに接続された親局との間の通信に
用いる周波数は、前記搬送手段の位置に応じて複数の周
波数の中から選択することを特徴とする請求項１に記載
の施設内通信方法。
【請求項３】前記搬送手段に接続されて共に移動する子
局が通信相手とする親局は、当該通信を行う搬送手段の
位置に応じて複数の親局の中から選択することを特徴と
する請求項１に記載の施設内通信方法。
【請求項４】無線通信に対して障害となり得る物体が行
き交うファクトリオートメーション生産施設又は物流施
設に設置された固定式の装置と通信機能が付加されたコ
ンピュータとの間の通信方法に、エバネセントモードを
用いることを特徴とする施設内通信方法。
【請求項５】前記ファクトリオートメーション生産施設
又は物流施設を収容する構造物と、該構造物に隣接して
駐停車される輸送機器とを電気的に接続し、この接続さ
れた輸送機器の内部にエバネセントモードを形成するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載の施設内通信方法。
【請求項６】ファクトリオートメーション生産施設又は
物流施設に設置され、コンピュータと前記施設内を移動
する搬送手段との通信をエバネセントモードで行う通信
装置であって、前記施設に配された導体に高周波電流の電気エネルギを
注入して当該施設内にエバネセントモードの電場を形成
する電気エネルギ注入器と、前記コンピュータ及び前記搬送手段との間で送受される
情報を前記電気エネルギとの間で相互変換する変換器
と、を有することを特徴とする施設内通信装置。
【請求項７】前記エバネセントモードにおける搬送周波
数が異なる電気エネルギ注入器と、前記搬送手段と前記各電気エネルギ注入器とのエバネセ
ント通信の通信強度をそれぞれ検出及び／又は取得する
手段と、前記検出及び／又は取得した通信強度に基づいて前記各
電気エネルギ注入器と前記搬送手段との距離を推定する
手段と、前記推定した距離に基づいて前記施設内における前記搬
送手段の位置を推定する手段と、を有することを特徴と
する請求項６に記載の施設内通信装置。
【請求項８】前記エバネセントモードにおける搬送周波
数が同じ電気エネルギ注入器と、作動する前記電気エネルギ注入器を択一的に選択する手
段と、前記電気エネルギ注入器ごとに前記搬送手段とのエバネ
セント通信の通信強度を検出及び／又は取得する手段
と、前記検出及び／又は取得した通信強度に基づいて複数存
在する搬送手段の前記施設内における集中場所を検出す
る手段と、を有することを特徴とする請求項６に記載の
施設内通信装置。
【請求項９】前記施設内通信装置は、ファクトリオート
メーション生産施設又は物流施設を収容する構造物と一
体に構成されること、を特徴とする請求項６ないし請求
項８のいずれか1項に記載の施設内通信装置。
【請求項１０】前記施設に隣接して停止される輸送機器
と前記導体とを電気的に接続する接続手段を備えたこ
と、を特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか1
項に記載の施設内通信装置。