デモの概要について
人と機械の作業状況をカードリーダーと加速度センサーで検知して画面表示と音でモニタリングする稼働管理のお試しIT活用iiモデルです。
誰が作業していて機械の稼働状況はどうなっているのかを画面表示と音で確認します。また自動的にデータ収集されるので、作業員にとって実績入力作業の負担軽減となるだけでなく、より正確な実績データの収集に繋がります。
【備考】(特非)モノづくり応援隊in大田区として、第23回 おおた工業フェア（2019年）に出展
デモ動画の視聴
動画の内容（構成）は以下になります。
- イントロダクション [0:00-0:19]
- 作業前の状態 [0:20-0:25]
- 作業員による作業開始時の様子 [0:26-0:44]
- 機械操作に伴う状況モニタリングの様子 [0:45-1:26]
- 実績管理へのデータ利用例 [1:27-1:32]
デモの構成について
デモについての解説
使用に関して
Raspberry Pi（ラズベリーパイ）に対しては、特に操作の必要はありません。使用する際には電源に接続するだけで、接続されたカードリーダーや無線センサー親機等のデバイスも利用可能な状態になります。
無線センサー子機は電池式です。使用する際には電池をセットします。
今回のデモ構成においては、Raspberry PiにプロジェクターをHDMI接続して画面表示と音声出力を行います。表示されるアプリ画面は、Raspberry Piの起動と共に自動的に処理を開始します。
デモ動画におけるアプリ画面の「状態監視画面」では、カードリーダーからの入データと無線センサー子機（３台）から送信されるデータを基にして、業務状況を判定した結果をリアルタイムでグラフィカルに画面表示します。加えて、判定結果をデータとしてCSVファイルに出力します。
デモ動画においては、作業員の作業時間を可視化する手段としてカードリーダーを活用する例を紹介しています。並びに、機械の稼働状況を可視化する手段としてセンサー（加速度）を活用する例を紹介しています。
どちらの例についても、作業員が実績入力を行う作業負荷を軽減するだけでなく、より正確なデータを収集するのに役立つことを示すモデルです。
また、デモ動画では実績管理へのデータ利用例として、出力されたCSVデータを基にしたタイムチャートを作成して、作業員と機械の稼働実績を可視化する例を紹介しています。
出力されるCSVファイルはRaspberry Pi上のファイルになりますが、PC側から共有フォルダのファイルのように扱うことができます。（Raspberry PiとPCが同じネットワークに接続している前提）
なお、今回のデモ構成においては、画面表示にプロジェクターを使用していますが、PCのブラウザからRaspberry PiのNode-REDで作成したアプリ画面にアクセスして表示することも可能です。画面表示に伴う効果音は、アプリ画面を見ているPCから出力されます。（Raspberry PiとPCが同じネットワークに接続している前提）
仕組みに関して
今回のデモ構成において、Raspberry Pi（無線センサー親機）と無線センサー子機はZigBee（ジグビー）で通信を行っています。
無線センサー子機が送信するデータをRaspberry Piで受信するにあたり、加速度の計測値やセンサーのステータス情報（電波強度、電池電圧）と共に、センサー固有のID情報を取得します。このID情報を基にして３台のどのセンサーから受信したデータなのか判別しています。
また、カードリーダーの使用にあたり、フェリカ・カードに記録された固有のID情報を読み取っています。
アプリ画面の「状態監視画面」では、カードやセンサーの固有ID情報の表示はなく、作業員の氏名や機械名が画面表示されています。これらは事前の設定情報に基づいて変換して表示しています。
デモ動画においては「状態監視画面」しか説明されていませんが、「操作・設定画面」も用意されており、この画面によって各種の設定を行っています。なお、アプリ画面の左上のメニューボタンで「状態監視画面」と「操作・設定画面」を切り替えることができます。
「操作・設定画面」では、さまざまな設定や操作を行えます。
- カード登録（固有IDと作業員情報の紐づけ）
- センサー登録（固有IDと機械情報の紐づけ）
- アプリ設定（条件判定に必要なしきい値の設定等）
- Raspberry Piの操作（シャットダウン／再起動）
- Raspberry Piのシステム音量調整
- Raspberry Piのシステム日時設定
補足します。デモ構成において、機械の停止中や稼働中を判定するにあたり、機械の振動を加速度センサーで計測した数値を基にして判定しています。この際に条件判定に必要となる「しきい値」を画面から設定可能とすることで調整し易いようにしています。
その他の補足
このモデルは、デジタルデータを出力する手段が無いような旧式の機械を対象として稼働実績を管理したいケースにおいても、機械にセンサーを外付けで設置することにより、大掛かりな設備改修を伴わずに実績データの収集が可能であることを示しています。