体積測定というと、多くの人はまず高校の数学の授業を思い出します。目の前にあるのは直方体や立方体、もしかしたら円柱かもしれません。これらのオブジェクト、例えば倉庫の箱、の体積はLiDARセンサーを使って簡単に求めることができますが、Sachtleben Technologyでは、バルク材の山という別のタイプの物体をLiDARで測定しています。砂利、鉱物、動物用飼料など、様々な材料がこのような形で保管されています。センサーの助けを借りて在庫を測定し、要件に応じて、製品の実際の数量の概要を毎日、またはリアルタイムで得ることができます。
しかし、在庫はしばしば不正確に記録されたり、高価な測定技術によって記録されたりするため、そのような情報を得られるとは限りません。このような測定値の評価には時間がかかり、帳簿に記録される在庫の正確度と信頼性を低下させます。その結果、企業は実際に保管されている資材の量を把握できていないことが多いのです。
計量と体積の不正確な推定は、効率の低下を招く
「これはバルク材を扱う多くの企業が抱える問題です」と、Sachtleben Technology専務のQuirin Kraus氏は言及しています。これは小さな問題ではありません。購買、販売、そして生産まで、すべてが在庫に依存しているのです。バイヤーは、ここでボトルネックを作らないように、生産用の新しい資材をタイミングよく注文しなければなりません。つまり、在庫を正確に把握することは、企業のサプライチェーン・マネジメントにおける生産性と効率性を大幅に向上させるのです。さらに、サプライチェーンは長く、最終顧客に到達するまでにいくつかの中間貯蔵作業が行われます。ここで、正確な在庫の概要を把握することで、場合にもよりますが、最大で25％の効率アップにつながります。
これまで多くの企業では、トラックスケールやバケットにスケールを内蔵したホイールローダーなど、さまざまなタイプの製品在庫記録技術を使用してきました。また、AからBへ材料を移動させる際にショベルの数を数えたり、山の大きさを推定したり、最終製品の数量から在庫量を推測したりするケースもあります。このような記録の問題点は、不正確さが蓄積されていくことである。長い時間をかけて、重大な測定誤差が忍び込み、そして永続し続けるのです。
「伝言ゲームのように、誤差は延々と続き、最後には帳簿上の数字が実際の在庫と大きく異なってしまうのです」と、Kraus氏は詳しく説明しています。「また、在庫が単なる推定値であることもよくあります。少し経験を積めば、どの山が何トンの材料に相当するかが分かるようになるのです。」もちろん、このやり方はあまり正確ではありません。
体積測定は不正確なことが多い
「私は長年にわたってレーザースキャン技術に取り組んできました。」とKraus氏は付け加えます。「原料採取の分野では多くの顧客がいます。そこでは、例えば斜面のモニタリングやアブレーションの推定などに、すでに3Dレーザースキャナーを使用しています。」そのため、Kraus氏は3Dレーザースキャナーの高解像度がバルク材の体積測定に適していることも認識していました。
レーダーや測光など他の技術では、一定のハードルがあります。例えば、レーダーは体積測定に使えるが、センサーがかなり高価で、データの評価も複雑です。また、光計測では、体積を確実に測定するために必要なデータ精度が得られず、照明条件にも大きく依存します。
Quirin Kraus氏がすでに使用していたレーザースキャナーは、測定範囲は広いのですが、三脚を使用するため、在庫全体を測定するためには何度もセットアップし、セットアップするたびに水平にしなければならないという欠点があります。このような測定は自動化できないため、手作業によるコストと時間がかかっていました。「そのため、屋内で使用するためには、連続的にデータを取得し、広視野角で在庫全体をキャプチャできるレーザーベースの3Dセンサーが必要であることは明らかでした。ただ、まだ適切な製品が見つかっていませんでした。」
そこで登場したのがBlickfeld LiDARセンサーです。 「 Blickfeld Cube 1で、まさに我々の要求を満たす、小型、軽量、頑丈でコスト効率の良いLiDARを見つけました。」 大規模な倉庫では、在庫全体を把握するために何平方メートルもの面積をカバーする必要があります。多くのセンサーが必要な場合、5桁の価格帯のデバイスはほとんど選択肢に入りません。
倉庫全体を確実にカバーする
「在庫監視システムを構築するために、まずBlickfeldセンサーのカバー率を調べて、特定の倉庫のサイズにどれくらいのセンサーが必要かを考えました」とKraus氏は説明します。視野が広いため、少数のLiDARセンサーで広い範囲をカバーすることができます。例えば、2500平方メートルの倉庫の場合、14個のセンサーが必要です。センサーは、倉庫の天井に設置されたネットワークと電源接続用のアダプタープレートに取り付けられています。倉庫内は埃が多いため、Kraus氏は当初、センサーのクリーニングシステムを別途導入することを計画していました。「しかし、これまでのところ、その必要はありません。センサーに埃が積もっていても、非常に信頼性の高いデータを得ることができます。」とKraus氏は満足げに報告しています。
LiDARセンサーが生成する3Dデータは、バルク材の山の高さ、幅、深さに関する情報を非常に高い精度かつ高正確度で提供します。このデータを基に、Sachtleben Technologyが開発したウェブベースのソフトウェアソリューションであるOwl-Eyeシステムは、バルク材の在庫を正確に計算することができます。このソフトウェアでは、調査対象製品の密度も計算に含まれるため、LiDARライブストリームに基づく製品在庫に関する最新情報を提供します。
特に、様々な点群の登録が簡単なことも利点です。各センサーのデータは点群として出力され、各点にはx、y、zの座標情報が含まれています。複数のセンサーから取得した点群をフュージョン（登録）することで、在庫全体を一度に取り込むことができます。「以前は、異なるセットアップポイントの個々のスキャンを手動でマージする必要がありました。しかし、Cubeは驚くほどシンプルで、設置も簡単です。」とKraus氏は述べています。
さまざまな産業分野でのアプリケーションが期待される
Quirin Kraus氏は、倉庫での在庫計測のためのLiDARセンサーの設置に加えて、このアプリケーションの恩恵を受けられる産業が他にもあると考えています。「港湾施設や砂利工場では、LiDARを使った体積計測のニーズがあります」と、彼は述べます。「あるいは、例えば、原料処理用の化学工業など、基本的にバルク材を山積みで保管するすべての分野でのニーズもあるでしょう。」さらに、モバイル版のアプリケーションは、例えば建設現場での掘削物の計測などを行う場合にも興味深いものになるでしょう。「私たちは、このシステムが業界に付加価値をもたらすと確信しています。」とKraus氏は締めくくっています。
