第68巻  第3号  和文概要
 
第68巻  第3号  和文概要


宇宙開発技術の現在と未来
-宇宙へのチャレンジ-

独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 有人宇宙ミッション本部 次世代宇宙船研究開発室
若林  靖史

  我が国が宇宙開発に取り組んでから半世紀が過ぎようとしている。生活の利便性を向上させたり,地球環境を把握する人工衛星のミッション,生命の起源・宇宙の起源など大きな知識の獲得を目指す科学探査のミッション,国際プロジェクトの一端を担う有人宇宙ミッションなど幅広い宇宙活動が展開されている。
  また,既に使用しているユーザにも,弊社が自信を持って提供するため是非とも検討いただきたい。
  人工衛星の分野では,精度1m以下の位置決めや,大規模災害の状況把握や地球環境変動の観測の有用性も確立されてきた。科学探査の分野では,“はやぶさ”のチャレンジが国民の共感と世界の注目を集めた。先進各国が協力して作り上げた国際宇宙ステーション(ISS)は史上初の人類的プロジェクトで,我が国は日本モジュールの開発や物資補給機“こうのとり”の開発・運用,宇宙飛行士の活躍などで国際的な信頼を得ている。
  本稿では,これまでの技術開発がどんなステップで進められてきたかを概観した。
  現在の技術開発は,ロケットのシンプル化・ローコスト化,人工衛星の小型高機能化を目指して進められ,次世代への飛躍を準備している段階にみえる。世界では,中国やインドなどが嘗ての米ソのような国威発揚のための有人宇宙開発を展開し,欧米では宇宙港が建設され『黒い宇宙の深淵に輝く星座と足元に浮かぶ青い地球を実体験できる宇宙観光飛行』が開始されようとしている。
(本文14ページ)


東京ガスの地震防災対策と東日本大震災への対応

東京ガス株式会社  防災・供給部  猪股  渉

  東京ガスでは大規模地震への備えとして,事業継続計画(BCP)の観点に基づいて規則類を整備し,毎年,全社員参加による総合防災訓練を実施する等,地震防災のPDCAサイクルを確立すると共に,予防対策,緊急対策,復旧対策の3本柱を軸とした地震防災対策を推進し,事業継続性を確保するため最先端の取り組みを行っている。
  東日本大震災において,当社の製造・供給を支える重要設備に被害は発生しなかったが,一部,耐震性の低いガス導管に被害が発生し,震度6強を観測した茨城県日立市を中心とした約3万件のお客さまに対して安全のため低圧ガスの供給を停止した。
  本報告においては,東京ガスの地震防災の取り組み,そして東日本大震災における超高密度リアルタイム地震防災システム“SUPREME”を軸とした初動措置ならびにガスの供給を止めた地区の復旧作業についてその概略を述べる。
  結果として,これまでの予防対策,緊急対策,復旧対策の3本柱に基づく地震防災対策の有効性が確認され,特にSUPREMEを軸とした初動措置は十分に機能したと言える。その一方,今回の対応を通じて幾つかの課題も確認されており,また,地震の全体像に目を向けると大津波,液状化といったこれまでの想定を超える被害も多数確認されている。
  明日来るかもしれない大地震に備え,より強固に地震防災対策に取り組んでいくことで,防災力を高め続け,東京ガスに対する信頼の維持向上に努めていく。
(本文21ページ)


操業現場におけるこれからのモバイル化

日本製紙株式会社 足利工場  石塚  哲也

  利根川水系利根川支流の渡良瀬川の北に位置する日本製紙株式会社足利工場は,段ボール用中芯原紙・紙管原紙・貼合原紙を主力に,首都圏から近距離という立地条件を生かした工場である。
  当工場では,1調成のDCS更新に併せて「モバイルDCS」を導入することにしたが,当社のモバイルDCSの歴史としては2002年に初めて導入し,これまで全社で9システムが稼働していた。しかし,実際の運用状況を確認したところ,未だ重厚なノートパソコンを端末として使用しているシステムが多く,持ち運びの不便さからモバイルDCSの使用頻度が予想以上に低く,使われなくなったシステムも存在した。
  そこで,気軽に持ち運びができるモバイル端末によるオペレーション技術の確立を目指し,最近急速に利用されているタブレット端末やスマートフォン類のスマートデバイスでのモバイルDCS構築の検討を始め,今年8月に実現した。
  また,このスマートデバイスではDCSの監視・操作だけでなく,オペレータの作業手順や現場手動操作・現場指示計の記録といった,プロセスの末端を操業管理できる「操業支援システム(Open−K  FO)」の一部機能を組み込むことで,オペレータは1台のスマートデバイスを持ち歩き,操業現場で設備の遠隔運転監視と,DCSへ取り込んでいないプロセスの操業状態を総合管理できた。
  本稿では,このモバイルシステムの概要と運用について紹介する。
(本文27ページ)


制御システムにおけるコンピュータウイルスの脅威と対策

横河ソリューションサービス株式会社 サービス本部  林  健太郎

  制御システムは,汎用IT技術の導入により高機能化やコスト削減を実現してきた反面,コンピュータウイルスへの感染などの脅威によるサイバーセキュリティリスクという負の面も持ち合わせることになった。実際に,制御システム内で使用している機器がコンピュータウイルスに感染し,プラントの停止や機器の破壊につながった事例が報告されている。
  本稿では,制御システムにおいてコンピュータウイルス感染事案が増加している3つの要因を挙げる。そしてサイバーセキュリティリスクを低減するための方針と具体的な対策を紹介し,横河電機が考えるセキュリティ対策の流れ(セキュリティライフサイクル)について紹介する。
  横河電機では,制御システムにおけるサイバーセキュリティリスクに対処するための活動を積極的に進めている。その一環として制御システムのセキュリティ対策技術を専門とする研究所を立ち上げた。このセキュリティ技術研究所を中心に,IT分野で汎用的に使われているセキュリティ対策技術を制御システムに導入できるようにした。あわせて,最新のセキュリティ対策技術の制御システムへの応用にも取り組んでいる。このセキュリティ対策技術と制御システムの豊富な導入実績をもとに,今後も最適なセキュリティ対策ソリューションを提案していく。
(本文35ページ)


生産工場の危機管理ソリューション
-BCMソリューションとインテリジェント地震緊急停止システム-

アズビル株式会社 営業本部 営業技術部  刑部  彰一

  当社アズビルは,紙パルプのお客様に現場において計測と制御を中心にお付き合いさせて頂いている。特に東日本大震災後は,紙パルプ業界のお客様よりBCMに関するご相談が増加している。
  アズビルでは,BCP策定やBCMS取得を支援しマネジメントサイクル(PDCA)によるリスク対策強化を支援する。また日頃より製造業のお客様から生産活動を通じ現場を教えて頂いており,減災のためにはどのような備えが必要で,復旧のためにはどのような準備と処置をすればよいのか,現場を教えて頂いたアズビルならではの,「減災×短期間で復旧=生産をとめないプラン」を実現する以下のソリューションを提案している。
  ・高度電力使用量管理・節電ソリューション
  ・重要プロセス変数の収集データから未来変動を予測する変動監視ソリューション
  ・プロセス異常を赤外線サーマルカメラで表面温度を監視するソリューション
  ・各種安全スイッチを用いた事故防止ソリューション
  ・遠隔地から被災エリアの状況を管理する遠隔管理ソリューション
  ・緊急時の安否確認対応も含めた場内入場者のセキュリティ管理ソリューション
  ・機器点検早期対応ツールを用いた復旧支援ソリューション
  ・生産システムを直接標的とするウィルスの早期侵入検知ソリューション
  ・生産システムソフトウェアのバックアップソリューション
  ・生産システムのクラウド対応
  本稿では,上記ソリューションの中から,インテリジェント地震緊急停止システムについて詳細に紹介する。
(本文41ページ)


IT技術と計装技術の融合
-計装情報化の事例紹介-

日本製紙株式会社 八代工場 工務部  星  淳治

  我々紙パルプ産業をはじめとする装置産業において,計装技術は,省力化や品質安定化,生産性向上を図る上で欠く事の出来ない重要な技術の一つであるが,その歴史は空気式計器から電子式計器,パネル計装から分散型制御システム(DCS)へと置き換わり,時代のニーズに適応してより高機能なプロセス制御に変貌を遂げてきた。
  一方でIT技術は,1980年代後半に個人向けパーソナルコンピュータが発売されて以来,加速度的に成長を続け,今日ではインターネットの様なネットワーク技術と相乗し,あらゆる産業だけでなく,我々の生活にも深く浸透する基盤技術となった。
  計装技術とIT技術の融合としては,製造現場で計測されたプロセスデータを情報として収集蓄積し積極的に活用する動きがあり,急速に発展したIT技術を基盤として計装技術も大きく進化した。特に,OPC(OLE for Process Control)技術の開発普及により,システム間のデータ連携が標準化され,DCS,BM計等の計装システムは容易に接続することが可能となり,プラント間のデータ共有環境が実現した。
  本稿では,計装情報化の事例として八代工場で構築したプロセス情報統合データベースシステムの概要と,生産管理システムや本社系情報システムとの連携等による活用事例について紹介すると共に,更なる有効活用へ向けた今後の展望について発表する。
(本文45ページ)


非接触式キャリパセンサを搭載したQCSの導入事例

KJ特殊紙株式会社 富士工場  橋田  威,遠藤隆司

  近年の紙の製造において,QCS(Quality Control System)は品質管理の要であり,様々なニーズに応じた測定センサ,制御が確立された結果,人の経験に頼った生産体制から高度な生産管理体制へと変貌を遂げてきた。しかしながらリーマンショック等の影響を業界全般が受けたことで,導入コストやメンテ費用,10年先を踏まえたランニングコストの低減化を配慮した,更新及び新設計画を立てる事が必要となってきた。
  製紙において「厚み」は重要な規格の一つである。近年,様々なオンライン厚み計が開発され,導入側としてもどの厚み計を導入すれば一番効果的なのか,迷う程である。
  本稿では,導入コストやメンテ費用,10年先を踏まえたランニングコストの低減化を配慮した“完全非接触タイプ”のNDC社製光学式厚み計(Optimike)及び,オプションとして搭載した坪量計の導入評価について紹介する。
  結論として,相関的なプロファイルの形状を把握,且つ紙面完全非接触の2点を重要視するのであれば,Optimikeは本体価格,設置スペース,設置工事,長期ランニングコスト,メンテ対応,操作といった総合的な面で判断した場合,大きな優位性がある。
  坪量計に関しても,申し分ない測定結果及び自動制御が行えることがわかった。
  厚み,坪量がオンライン測定できることより密度のプロファイルも表示されている。これにより生産スタートからの時間の推移による紙の物性の変化を把握できるようになり,細かな挙動に対し捉えやすくなった利点も大きい。
  今回の使用実績により製紙業界のQCSとして新たな選択肢が1つ増えたと認識しているが,今後これによりQCS市場がより良い方向へ転換することに期待する。
(本文51ページ)


春日井工場ファイバー式坪量計の導入事例

王子製紙株式会社 春日井工場 電気計装課  早川  澄男

  春日井工場では,電子部品の老朽化等の理由から適時QCSの更新を実施している。100%パルプ繊維(ファイバー)で製造するティシュ抄紙機のQCS更新検討に於いて,近年開発された放射線を使用しないファイバー式坪量計の紹介がメーカからあった。
  ファイバー式坪量計の特徴は以下のとおりである。
  ①  1台のセンサーで坪量と水分の2要素測定が可能であり低コスト
  ②  放射線源レスとなることで法定認可手続きや管理業務が不要となる
  ③  紙に含有する灰分量(填料添加量)により測定値が変動する
  填料を使用しないティシュ製品の抄造に於いては,ファイバー式坪量計を導入しやすくメリットが大きいことからメーカと協力して2010年1月より導入を開始した。国内ティシュ抄紙機への導入は各メーカ共に1号機となることから,当初は放射線源を使用した放射線式坪量計(B計)とファイバー式坪量計をそれぞれ搭載したが,測定精度の検証を行い現在ではファイバー式坪量計単独で測定ができている。
  本稿では,Metso製と横河電機製でメーカの異なる2機種を3台の抄紙機へ導入した事例について紹介する。
(本文55ページ)


純白ロール紙への非接触式キャリパ計導入事例

中越パルプ工業株式会社 高岡工場 施設動力部 電気計装課  船場  哲夫

  紙製品の品質管理には,QCSが必要不可欠となっている。中でも薄紙抄造品を接触式キャリパ計で測定する際,上下検出端が紙面を挟み込むことによる引っ掛け傷やすり傷など紙面に与える影響が問題となっていた。近年,この問題を解決する非接触式キャリパ計の登場が待ち望まれていた。
  高岡工場1号マシンでは,2013年6月に横河電機社製QCSであるBM7000XLシステムが老朽化により,ハネウェル社製Experion MXシステムに更新した。その際,薄物(最少20g/m2)を抄造する純白ロール紙への引っ掛け傷やすり傷等による紙切れが懸念されていた。
  そこで更新にあたり,問題を解決するため非接触式レーザーキャリパ計を導入した。
  本稿では,純白ロール紙によるハネウェル社製レーザーキャリパ計の設置状況について導入後,3ヵ月間の測定状況と不具合及び対策経過について紹介する。
(本文62ページ)


ビッグデータ・クラウド時代が求めるストレージ
-多様化する性能・容量ニーズに柔軟に応えるストレージ階層化技術-

株式会社 東芝 クラウド&ソリューション社 ストレージシステム推進部
ストレージシステムプロダクトマーケティング・商品企画部  谷川  均

  多くの商品がコモディティ化している近年,多様化・大規模化するデータ,いわゆるビッグデータの活用,情報分析がビジネス価値創造の源泉になっている。また,クラウドコンピューティング技術により,ソーシャルネットワーキングサービス(SNS)に代表される,インターネット上のサービスや,それに伴うデータも増加の一途を辿っている。
  ビッグデータやクラウドの活用を現実的なものにしている背景には,ハードウェア,ミドルウェアの進歩がある。CPU,メモリ,ストレージ,ネットワークなどのハードウェアが高速化・大容量化・低価格化する一方,Hadoopに代表される並列分散処理やNoSQL,インメモリデータベースなど,進歩したハードウェアを効率的に利用するミドルウェアも数多く登場してきている。そのような多様化したシステム環境においては,ストレージも異なる性能・容量要求に幅広く対応できることが求められる。
  東芝は,「Toshiba Total Storage Platform」のストレージ階層化技術により,性能・容量特性の両立を高いレベルで実現した。
(本文67ページ)


ティッシュにおける新しい欠陥検査技術

コグネックス・コーポレーション  ジェイソン・ジグリス,ウェイン・キルマー
コグネックス株式会社  黒崎  篤

  近年,ティッシュの製造現場において,品質向上や製造コストの削減へ向け,画像(モニタリング)システムの活用が進んできた。このような流れのなかで,北米のティッシュ大手メーカーの要求を受け,コグネックスはティッシュ製造プロセス向けの検査システムの開発に取り組んできた。特に,トイレット・ペーパーやキッチン・タオルの製造プロセスにおいて,「5mmから1cm径の穴やスポット欠陥を精度よく検出する」という要求に応える必要があった。コグネックスはこの要求を満たすべく,独自の画像処理技術によるノイズ・フィルタリング機能「SmartTrack」を開発し,エリア・カメラのプラットフォームに搭載。紙粉が多いティッシュなどの環境において,精度よく欠陥を検出できるシステムを実現した。
  この手法はティッシュのみならず,従来のライン・カメラでは対応できないプロセス(コンバーティングなど)に応用することが可能である。また,従来のライン・カメラの検査システムと統合し,検査能力を向上させたトータル・ソリューションとして提供することも可能である。
  コグネックスはこの技術を利用して,ティッシュ製造における品質および生産性の向上に貢献できれば,と考えている。
(本文71ページ)


寄  稿
2013 TAPPI International Conference on Nanotechnology for Renewable Materials参加報告
-2013年6月24日〜27日ストックホルム(スウェーデン)にて開催-

日本製紙株式会社  村松  利一

  スウェーデンのストックホルムで6月24日〜27日の4日間にわたり開催された2013TAPPI International Conference on Nanotechnology for Renewable Materialsに参加した。会場は,ストックホルムにあるKTH(スウェーデン王立工科大学)であった。
  約400人が参加したが,ヨーロッパ,アメリカ,カナダなどに加えてインド,韓国,中国,ブラジルなどからの参加者もみられた。日本からは弊社の他に,大阪大学,大王製紙,中越パルプ工業,星光PMC,兼松などの大学,企業から参加があった。
  85の口頭発表,33のポスター発表が行われ,セルロースナノファイバー(以下,CNF),セルロースナノクリスタル(以下,CNC)への注目の高さが感じられた。
  本稿では,製造方法,用途開発などの研究発表に関して,概要を報告する。
  現在,北米,北欧を中心にCNF,CNC実証設備の設置が続いている。弊社でも岩国工場内に国内初の変性CNF実証設備を設置し,2013年11月より稼働開始した。
  CNF,CNCの研究は,ラボスケールでの製造検討の段階から,スケールアップの段階へと進んでいる。世界中で用途開発が行われており,補強剤,増粘剤,製紙,フィルム,塗工関係などの分野での検討が進み,CNF,CNCが実用化される可能性は大いにあるので,今後の展開に注目したい。
(本文74ページ)


研究報文
AOX測定法の検討

株式会社 日本紙パルプ研究所  渡邊誠幸,高木  均,岩田ひろ,中川美幸,岡田比斗志

  AOX(Adsorbable Organic Halogens)は有機塩素化合物の総量を表す指標であり,現在も国際的に製紙業界で利用されている。日本では,1990年後半から漂白工程を塩素漂白からECF漂白に変更することで漂白パルプ工場からのAOX排出量が削減された。諸外国と比較しても日本でのAOX排出量は低いレベルであったが,日本と海外ではAOXの測定法が違っていた。日本ではEPA9020Bに準拠した方法(国内法)が,諸外国ではISO9562,EPA1650およびSCAN9:89に準拠した方法(ISO法)が用いられてきた。
  そこで,我々はAOX測定法が測定値に及ぼす影響について調査した。その結果,ISO法の測定値は国内法よりも1.3倍高かった。この結果は,親水性で低分子の有機塩素化合物の回収率の違いから生じていると考えられた。ISO法を用いるとAOXの測定値が高くなるが,それでも日本の紙パルプ工場のAOX排出量は低いレベルであった。
  国内法の洗浄液のpHを中性からISO法と同様の酸性に変更する方法(改良法)を用いることで,ISO法と同程度の測定値を得ることができた。測定値の正確さおよび作業性(サンプル量と洗浄液量)を考慮して,当研究所では改良法を2009年より使用している。
(本文85ページ)