ARで製造管理、3Dで軌道計測

鉄道をより安全に、より快適に

2020.7.3

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木崎健太郎

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AR（拡張現実感）、3D測定などの最新技術を鉄道に取り入れる試みが幅広く進む。もともと多様な技術の集大成として構成される鉄道は、異分野の技術を受け入れる余地がある。安全性、快適性を高める3つの取り組みを紹介する。

　鉄道車両の床下にはさまざまな機器があり、主にボルトで取り付けられている。このボルトの締め付けトルク（物体をねじる方向の力）は厳格な管理の対象だ。緩んだり外れたりすると、機器や部品の落下、車両の故障を引き起こして、人命にかかわる重大な事故につながりかねない。

ARシステムで管理

　日立製作所鉄道ビジネスユニット笠戸事業所は、床下機器の締め付けボルトや、モーターへの各種装置の締め付けボルトのトルク管理にAR（拡張現実感）システムを導入した。作業者がヘッドマウント・ディスプレー型のスマート端末を装着し、ボルトを目視しつつ、そのボルトについての指示を受け、作業結果をコンピューターが記録する仕組み。万一にもボルトと記録情報に食い違いが生じ得ないシステムになった。鉄道以外にも、さまざまな生産現場で有効と考えられる。

日立笠戸事業所が導入したARシステム

鉄道車両の床下機器取り付け、台車への機器取り付けのボルト締め作業において、トルク管理に使う。トルクレンチに貼ってある赤い模様は、カメラが認識するためのマーカー（写真=日立製作所提供）

[画像のクリックで拡大表示]

　ボルトのトルク管理は重要であるため、笠戸事業所はこれまでも工夫を凝らしてきた。2019年までは、作業者はタブレットの画面に表示された作業指示図面を見て、指示されたボルトをデジタルトルクレンチで締め付け、どのボルトについて作業したかをタブレット画面でタップ入力する方法だった。トルク値はデジタルトルクレンチから管理システムに転送され、適正な値であるか自動で判定できるといったメリットがあったが、それでも誤りが混入する危険性があった。

　ARシステムは、この可能性を排除し「情物一致、つまり“もの”と情報の完全な一致を実現する」（笠戸事業所笠戸交通システム統括本部車両生産本部車両製造部主管技師の岡田智仙氏）。作業指示は、ウエアラブル機器の画面で実物のボルトに重ねて表示するため、見間違える可能性はない。ウエアラブル機器のカメラにより、締め付け時のトルクレンチの3次元座標を取得。同座標のボルトと自動でひも付けるため、取り違えの可能性はなくなった。

作業者が見る画面

円形矢印の指示マークにより、次に締め付けるボルトが分かる（上）。そのボルトを所定のトルクで締め付けると、システムがその状況をスクリーンショット（画像）として自動で記録する（中）。その後、次に締め付けるボルトの指示が出る（下）。トレーニングやデモンストレーションに使う模型で撮影（写真=日立製作所提供）