フリアーシステムズ、サーモグラフィによってオーストラリアの採掘と運送車両の自動検査を実現

フリアーシステムズのサーモグラフィとAI技術を活用して、採掘と運送の車両の検査方法を変革する新しいシステムであるPitcrew AIについてご紹介します。サーモグラフィライブラリでトレーニングされたAIアルゴリズムを使用すると、機器が破損したり、車両が路上で致命的な事故を起こす前の早い段階で問題を特定できます。

このシステムは、Industrial Monitoring & Control（IMC）によって開発され、鉱山用トラックのタイヤ検査を自動化するために設計されました。これは、鉱山用トラックの稼働時間を維持する上で非常に重要です。なぜなら、大型の鉱山用タイヤに発生するわずかな損傷（例えば、小さな岩による切り傷など）があっても、早期に検出されなければタイヤの完全な故障につながる可能性があるためです。オフ・ザ・ロード（OTR）タイヤの故障は、鉱山の操業にとって重大な安全リスクと財務リスクをもたらします。最悪の場合、タイヤ火災が発生する可能性があります。より一般的なリスクとしては、損傷が発見されなかった場合に予期せぬタイヤ交換のダウンタイムが発生し、さらに交換用タイヤのコストとして最大で50,000豪ドルがかかる可能性があります。また、現場でのタイヤ損傷の状況を把握できないと、交換用タイヤの在庫計画が難しくなり、交換作業に要する時間が長引く原因となります。

小さなタイヤの損傷を放置すると、時間の経過とともに大規模な熱分離へと進行し、より深刻な問題に発展する可能性があります。高温タイヤの発生が検知された場合、車両は隔離エリアに移動して24時間以上運用から外される必要があります。これは、鉱山の操業に多大な支障をきたします。しかし、さらに深刻なシナリオとして、高温タイヤが検知されずにタイヤ火災に発展するリスクがあります。こうなると、高価で重要な設備が損傷したり、完全に失われたりする可能性があり、甚大な被害をもたらします。安全性や操業上の問題はもちろんですが、鉱山操業においてタイヤは主要な運用コストの一つです。

IMCのディレクターであるTim Snell氏は、新たに開発された改良型検査システムの価値について次のように説明しています。「長年にわたってさまざまなソリューションを開発してきた」とスネル氏は述べます。「この問題は、大規模な鉱山や採石場では知られていましたが、長い間、適切なソリューションが存在しませんでした。」

現在、タイヤ損傷の検出方法としては、定期的な手動の目視検査が一般的で、通常はシフト交代時などに実施されます。多くの場合、燃えるようなゴムの匂いは、高温タイヤの最初の兆候です。自律走行型運搬トラックの導入により、検査頻度の低下が早期発見の可能性を低下させる要因となっています。実際、自律型運搬トラックでは、大規模なタイヤ火災が発生した事例もいくつか報告されています。

詳細なタイヤ検査は労力を要する作業であり、車両のダウンタイムが必要となるため、手動での「タップ」テストを実施するには多くの手間がかかります。繰り返しになりますが、自律型運搬車両の検査を行うには、車両の隔離措置とダウンタイムが必要となるため、作業が難しくなります。また、手動検査では、岩による切れ目やその他のタイヤ損傷を、発生初期の段階で検出することは難しいのが現状です。これは、自律型運搬車両を採用した現代の鉱山環境では、検査の頻度を十分に確保できないためです。

鉱山業界では、自律運搬車両の運行技術に対して莫大な投資が行われています。しかし、人間のドライバーは運転以外にも多くの役割を担っていることを忘れてはなりません。例えば、ゴムが燃える匂いを嗅ぎとる、エンジンルームからのガタつきやきしみ音を聞き取る、シート越しに異常な振動を感じるなどです。これまでのところ、これらのドライバーによる副次的な機能を代替するための投資は、自律運搬車両そのものへの投資に比べて大幅に不足しています。自律運搬車両の性能を最大限に引き出し、投資による最大のメリットを得るため、鉱山運営者は自律的な検査および監視技術の導入を積極的に進める必要があります。

鉱山用トラックのタイヤは、1本あたり最大50,000豪ドルものコストがかかります。

Pitcrew AIソリューション

IMCは、タイヤの剥離（セパレーション）がハンドヘルド型のサーマルカメラを使用して検出できることを以前から知っていました。検査員は、サーマルカメラを使用して、タイヤ内部の分離した素材同士の摩擦によって引き起こされるホットスポットを検出することができます。これらのホットスポットは、鉱山用トラックのタイヤが泥に覆われていても検出可能です（これは鉱山環境では一般的な状況です）。一方、目視による剥離検査では、タイヤの表面層にある微細な亀裂やパンクの痕跡を確認するため、タイヤを洗浄する必要があります。「詳細な目視検査を行えば検出可能ですが、現実的には、ダウンタイムなしでリアルタイムに検査を実施するには、私が知る限りこの技術が唯一の効果的な方法です。」とSnell氏は述べています

Pitcrew AIシステムはハンドヘルド型のサーマルイメージャーをさらに進化させ、は迅速に速配備可能な、自給式のソーラーパワー搭載のスキッドとして提供されています。このシステムは、鉱山の運搬道路脇に数時間以内で設置可能です。Pitcrew AIのエンジニアによって遠隔制御されるこのシステムには、軍用グレードのサーモグラフィカメラと高度なAIマシンビジョンプロセッサが搭載されています。現場での運用に変更は不要です。このシステムは、鉱山の通常運用を妨げることなく、すべての車両を検査することが可能です。車両を停止させる必要はなく、24時間365日、システムの前を通過するすべての車両を人の手を介さずに自動で検査します。

Pitcrew AIは、岩による小さな穿孔、突起部の欠損、岩による切り込みなどの小さなタイヤの損傷を検出する機能を備えています。検出された各損傷には、個別の損傷IDが割り当てられ、追跡管理が可能です。初回の検出後、詳細な点検を行い、修理が可能な場合はタイヤを取り外して修理することで、タイヤ交換コストの削減につながります。タイヤの修理は、新品と比べて環境への負荷がはるかに低いので、鉱山が持続可能性目標（SDGs）を達成する上で重要な役割を果たします。

修理が不可能なほど損傷している場合でも、安全に運用可能であればタイヤを継続使用することができます。例えば、岩による切り傷などの損傷は、Pitcrew AIシステムを通過するたびに追跡され、損傷の進行状況をモニタリングできます。さらに、機械学習モデルを活用すれば、損傷の進行を予測し、適切なタイヤ交換時期を予測することが可能です。これにより、車両のダウンタイムを事前に計画し、予定外のタイヤ交換を最小限に抑え、タイヤ在庫を効率的に管理することができます。

さらに、タイヤ損傷の進行を正確に予測することで、高温タイヤの発生やタイヤ火災のリスクを未然に防ぐことができます。しかし、高温タイヤの発生は依然として避けられない場合があります。Pitcrew AIシステムは、高温タイヤを検出すると即座に、Eメール、SMS、その他複数の通信手段を通じて担当者へ通知を行います。このため、迅速な車両の隔離が可能となり、鉱山の安全性を向上させます。さらに、このシステムは遠隔制御によるサーモグラフィ検査機能も提供しており、管理者が現場にいなくても車両の状態を評価することができます。これにより、鉱山での事故発生時に、可視性が向上し、的確な判断が可能となります。

サーモグラフィによるタイヤのホットスポット検出

適切なサーモグラフィカメラの選択

IMCは、検査の自動化に向けてFLIR A615赤外線マシンビジョンカメラを採用し、AIモデルをトレーニングして、サーマル画像に現れるタイヤ剥離の初期兆候を特定できるようにしました。

AIのトレーニングには数千枚の画像が必要であり、トレーニングライブラリの構築は膨大な作業となりましたが、Snell氏とそのチームは、プロジェクトの順調な進展に驚きました。「初めて現場でシステムを稼働させたとき、すぐにアラートが出始めました。システムが期待通りの動作をしていることを確認でき、本当にうまくいったと感じました。」とSnell氏は述べています。「最初からこれほどスムーズに機能することはめったにありません。」 もちろん、この成功の背景には、IMCが10年にわたって蓄積してきたコード開発の実績があります。IMCは約10年間にわたり、FLIR A615などのサーマルカメラの導入と統合を手がけてきました。

Pitcrew AIシステムは、1日あたり数百台の車両のタイヤ剥離をチェックできる能力を備えています。

フリアーシステムズのカメラを搭載したPitcrew AIシステム。

多くの鉱山現場では、Pitcrew AIシステムを導入する際、タイヤ整備工場の入口にも第2のシステムを設置するのが一般的です。このシステムは、安全管理の追加措置として機能し、高温タイヤや危険な損傷を受けたタイヤが整備工場に入る前に担当者へ警告を発します。

Pitcrewチームがよく耳にする懸念の一つに、「すでにTPMS（タイヤ空気圧監視システム）があり、タイヤの温度センサーも搭載しているので、これ以上のシステムは必要ない」という意見があります。しかし、Pitcrew AIシステムは既存のTPMSを補完する最適な技術です。例えば、最近発生した事例では、運搬トラックのターボチャージャーから高温のオイルが排出され、タイヤの外側トレッド部分に小規模な火災が発生しました。車両に搭載された内部TPMSは、火災が発生したタイヤの温度上昇を隣接するタイヤと比べてわずか2度未満しか検出できませんでした。これは、タイヤの熱容量と体積が内部センサーを断熱し、表面層の火災を検知しにくくしたためです。一方、Pitcrew AIシステムは、タイヤ表面層の熱異常を即座に検出し、問題が発生した瞬間に対応できます。この情報は、既存のTPMSプラットフォームやタイヤ管理ソフトウェアに直接送信することが可能です。

Pitcrew AIシステムは、インターネット接続でどこからでもアクセスできる、使いやすいWebダッシュボードを提供します。このインターフェースは、モバイルデバイス向けに最適化されており、低速ネットワーク環境にも対応するので、現場スタッフにとって最も一般的なアクセス方法となっています。詳細な検査履歴と自動レポートを利用できます。鉱山の操業データを可視化して洞察を得ることができ、鉱山の状態監視が可能となります。例えば、共通のタイヤ位置で共通の損傷タイプが検出された場合、運搬道路、ベンチ、または作業エリアのメンテナンスが必要であることを特定できます。これにより、タイヤやトラックの部品に対する損傷を最小限に抑え、生産性の向上とコスト削減に寄与します。

現代のコネクテッド環境において、システムが他のシステムと緊密に連携し、鉱山ごとに最適化されたワークフローを形成できるかどうかが、その効果を左右します。Pitcrew AIは、RESTful API（Open API、Swagger対応）を提供し、外部のシステムと柔軟に統合することができます。これにより、タイヤ検査や交換の作業指示書を自動的に生成したり、車両や鉱山管理ソフトウェアとの双方向通信に使用したりできます。

タイヤ検査を超えた活用領域

もともと、Pitcrew AIシステムは公道を走行する大型車両向けに開発されました。同様のFLIRカメラシステムは、すでに長距離トラックのブレーキ異常を自動検出するツールとして使用されています。このシステムは、規制当局に対してコンプライアンス情報を提供し、車両オペレーターには予知保全データを提供します。

鉱山用の運搬トラックではタイヤの問題が頻繁に発生しますが、長距離トラックにおいて最も一般的な問題はブレーキの異常です。重量車両の検査ステーションや道路沿いの検査ポイントに設置された自律型サーマル検査システムは、ブレーキ故障の早期兆候を道路当局に警告し、ランダム検査ではなく的を絞った検査を可能にします。オーストラリアでは、トラック事故の約40%がブレーキ故障に関連していると報告されており、この問題への対策が非常に重要な課題となっています。

この自動検査ソリューションは、鉱山現場や高速道路の出口ランプなどで、1日に数百台の車両を検査することが可能です。「制限はありません。」とSnell氏は言います。「2秒ごとに1台の車両を処理できます。」

Snell氏は、Pitcrewが広く普及するソリューションになることを期待しており、「オーストラリア全土での標準となることを目指しています。」と語っています。さらに、同社はグローバル展開の可能性についても視野に入れています。現地の道路当局と協力しながらシステム導入を進めるプロセスには時間がかかっていますが、この5年間で大きな前進を遂げており、すでに以下の国々で運用されています。今のところ、オーストラリア、パプアニューギニア、ニュージーランドで稼働しており、最も遠方の事例として南アフリカでも設置されています。「世界のどこへでも展開を進めるうえで障壁はないと思います。」

Pitcrewの公式ウェブサイトをご覧いただき、FLIRの自動車向けおよび産業向けソリューションについて詳しくご確認ください。