株式会社フジクラ

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基盤技術

基盤技術とは、テクノロジープラットフォームを支えるフジクラの技術の土台です。全てのテクノロジープラットフォームに活用できる共通技術を研究開発しています。近年、発展の目覚ましいAI技術についても製造への適用に取組んでいます。

AI技術

フジクラでは製造へのAI適用を目指し、2015年度よりディープラーニングの研究に着手しました。ディープラーニングとは、人間の神経細胞を数式モデル化した人工ニューロンを何層にも重ねた多層ニューラルネットワークを用いるAI技術です。画像判定に適用することで人間と同等以上の高精度な判定も可能です。
世の中にはまだ製造にAIを適用している事例は少ないですが、フジクラでは2018年度から製造ラインでの適用を開始しており、その後も図2のロードマップに従い、段階的に拡大しています。

図1 多層ニューラルネットワークによる画像認識

入力層に判定したい画像をピクセル単位で入力し、中間層でその多次元の情報を少ない次元に落とし込みながら、画像の特徴を抽出していきます。そして、その特徴をもとに出力層に判定種別ごとの確からしさを出力します。

図2 ディープラーニング取組みロードマップ

横軸に画像?数値?制御?言語の4種類の情報を取り組み順に記載し、縦軸にディープラーニング技術を記載しています。

製造への適用例として、ファイバーレーザの主要部品であるレーザダイオードのウエハ外観検査があります。従来は高度な技術者による目視検査でしたが、現在はディープラーニングによる無人システムにより、品質安定や製造コスト削減を実現しています。
また、製造への適用にあたっては、AIのホワイトボックス化を意識しています。高い精度を維持するAIモデルの設計に加え、AIの推論根拠を見える化(図3)し、どこに着目して判定したのかを確認することができます。このようにユーザー目線に立った”説明できるAI”の開発を進めています。
今後は、製造工程改善だけでなく、より付加価値の高い商品やサービスの提供に貢献していきます。

図3 レーザダイオードチップにおける推論根拠の見える化

ディープラーニングがクラス判定を行う上で、強く着目した箇所をより暖色系の着色をして表示しています。

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材料技術

長い歴史の中で培ってきた金属材料の合金組成や加工技術、および樹脂材料の配合技術を駆使することで、フジクラグループのものづくりを強力に後押ししています。製品の安全性や環境への影響を考慮した商品を実現するためには、サステナブルな材料開発が必須となります。近年では、合金組成から加工まで一貫した開発を行い金属組織を制御することによって高強度、高導電率、高延性を両立するアルミ線材を開発しました。また、樹脂の配合技術に関する深い知見を活用することで、低比重でありながら難燃性、耐摩耗性、耐候性といった特性を高レベルで実現させた低比重難燃被覆材料を開発しました。これらの材料技術を組み合わせることで他に類をみない超軽量アルミ電線の開発に大いに貢献しました。今後も、コアとなる材料技術を通じてフジクラグループの製品やものづくりをささえていきます。

材料技術を活用したワイヤハーネス用アルミ電線

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観察&分析評価技術

ものづくりにおいて、対象を正しく「知る」こと、良く「観る」&正確に「はかる」こと、そして合理的に「解釈する」ことが課題の早期解決や新しい価値創出の要となります。当社では、ナノ~マクロ領域を網羅する高度な観察技術(観る)と長年にわたり培われた高精度かつ信頼性の高い分析評価技術(はかる)を駆使することで、フジクラの研究開発や製品製造業務を強力に支援しています。さらに研究開発や事業推進に貢献するための新しい分析評価技術の開発にも取り組んでいます。

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解析技術

製品開発時および不具合発生時におけるCAEの活用は言うに及ばず、製造/加工技術開発においてもコンピュータシミュレーションによるCAEは非常に有用です。
光ファイバ母材製造工程のコンピュータシミュレーションでは燃焼を伴う流体挙動と原料であるSiCl4の化学反応を同時に連成解析する必要があり計算自体が複雑なため、解析精度を如何に確保するかが技術課題です。フジクラでは実際の製造データを解析にフィードバックして独自のCAE技術ノウハウを蓄積することで解析精度向上を図り、光ファイバ製造の各工程開発にCAEを適用しています。

光ファイバ製造時の温度分布解析結果 光ファイバ製造時の流速分布解析結果

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先進設備技術

当社は種々の製品群とともに世界各国にものづくり拠点を有していますが、人作業に依存していては電子部品などの高精度、微細な製品の品質を確保できなくなってきています。そのため例え人件費の安い国のものづくりにおいても、それぞれの製品に適したものづくりを高品質に実現するための自動組立装置、検査装置が必須となってきています。自動組立装置には高速、高精度な位置決め、搬送、各種工法開発が必要で、検査装置ではそれに加えて画像処理技術や、AI技術が必要であり、社内で独自に開発を行っています。またそれらの装置で用いた製造条件、検査データ、材料ロットデータなどをIoT技術なども活用し自動で集計し、より高品質なものづくりに活用することも併せ、ものづくりで用いられる種々の設備の先進化に取り組んでいます。

画像検査機の例 品質管理用画面の例

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精密加工技術

高精度化が進む製品を製造する現場では、工程のばらつきを最小化しかつ高い生産性と高い歩留まりを実現するために、精密加工が施された部品や冶具?金型が使用されます。高精度な切削?研削?放電加工技術を駆使し、打ち抜き?成型?順送などの各種金型を弊社グループで製作することで、製品精度向上を実現しています。その切削技術は製品製造に応用され、自社独自設計のエンドミルやドリルなどの超硬刃物を社内で製作し、それらを用いて年間数千万個に及ぶ電子部品を高い工程能力で製造しています。研究開発分野では、耐熱合金?レアメタルなどの難切削材や新素材の加工法を、サブミクロン精度の加工が可能な高速加工機をはじめとする各種高精度加工機を駆使し開発しています。これからは、当社の強みである高出力レーザ発信機を活用した自社設計?製作の高精度レーザ加工機を用いた次世代レーザ加工技術の開発を進めていきます。

成型金型例 高速加工機による精密切削加工例

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