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【IoT活用事例】IoTを活用したTPMS(タイヤ空気圧監視システム)の導入事例

【IoT活用事例】
IoTを活用したTPMS(タイヤ空気圧監視システム)の導入事例

【IoT活用事例】IoTを活用したTPMS(タイヤ空気圧監視システム)の導入事例

想定される課題

ドライバーの人手不足が深刻化している中、タイヤの空気圧をメンテナンスするための負荷を軽減したいと考える中で、かつ自社トラックのタイヤの空気圧のメンテナンスができる人間が減っていたためTPMS(Tire Pressure Monitoring System:タイヤ空気圧監視システム)の導入を検討していた。

タイヤの空気圧管理はドライバーの安全管理上必須なものであるが、人手不足の背景の中でTPMSについは参入企業が増えており選定に難航していた。

要素技術・役割分担

  • デバイス:エアバルブキャップを交換することで簡単に装着できるタイプのタイヤ空気圧計を採用、モニター側は一般的なTPMSの様に専用のモニターを用意するのではなく、タ イヤ空気圧計からBluetoothでスマートフォンやタブレットとペアリングをしてスマートフォン・タブレットのアプリで、データを閲覧する従来のTPMSはリムに装着するものが大半であるが、採用したTPMSデバイスは既存の車両(高圧・多輪、トラックやバス、大型車など様々な車両に対応)に簡単装着可能、タイヤ交換の際にも簡単に付け替えることができる電池は簡単に入手できるボタン電池であり、6ヵ月以上交換が不要トラックにはドライブレコーダーのカメラ、デジタルタコグラフのモニターもしくは操作部、カーナビゲーションのモニター、バックアイカメラのモニター等の操作部やモニターが際限なく増えて行ってしまうところスマートフォンアプリによって省スペース化が実現できる
  • ネットワーク:TPMSデバイスからスマートフォンやタブレットにBluetoothでペアリングして情報を送信、スマートフォン・タブレットからにはTPMSのアプリがデバイスの持つ携帯電話無線ネットワークを利用してTPMSクラウドにタイヤ空気圧情報とそのデバイスIDを送信する
  • クラウド:TPMSクラウド側でタイヤ空気圧データを一定の間隔で取得することでモニタリングする取得された情報をTPMSクラウド側に設定されたタイヤの空気圧の異常値(閾値)と常に照合し異常値を上回る、または下回るタイヤ空気圧データが取得された際にスマートフォンのTPMSアプリにアラート警報を発報させることができるアプリはバックグラウンドで動作する仕組みになっているため常にスマートフォン・タブレットをアクティブにしている必要はなく、クラウド連動させることで管理者のスマートフォンやタブレットにも即時通報することができるTPMSのアプリやクラウドは多輪にや2輪にも対応しており画面上で選択して利用することができるそのため、大型車両の6輪、8輪等に対応しかつ、画面上でタイヤのレイアウトも設定できる

(取付のイメージ)

タイヤ空気圧センサーをエアバルブキャップを交換することで簡単に装着

4輪車だけでなく、後輪4輪・全16輪等、多様な形状の車両にも対応できます。

ユーピーアールの強み

  • ユーピーアールはIoT、M2M、遠隔監視について長く取り組んでおり、特に産業機器や工場用機器等に関してはメンテナンス員の負担軽減によく取り組んできたため、アプリケーション上でメンテナンス業務の役立てる機能の提案等にも応じることができる
  • ユーピーアールは自社で運営するIoTプラットフォーム「UPR OCEAN」を利用することで、IoTシステムを構築する上で増大しやすいアプリケーション開発費用、ハードウェア調達費用、インターフェース開発費用等をできる限り低減できるためIoTシステムを通常より安価に実現できる
    また、データを取得してどのように運用できるか等の検証の際にはユーザーインターフェースまでを作成しないPoCでのシステム稼働の際にもできる限り費用をかけず、早くに各機器がどのような動きをするかなどを確認することができる
  • IoTの実績の中で多数のパートナーとの協業によるIoTシステムの構築を行っているためセンサーデバイス、通信ユニット、無線ネットワークの契約、アプリケーションの構築などをそれぞれの分野で最適なパートナーを起用することで、ユーザーに対してできる限り安価で、できる限り要望通りのシステムを構築することができる
  • ユーピーアールは全国各地からのIoTに関する相談を受けており、「○○(地域)でないとお打ち合わせできない」等といったことがなく遠隔地でもご相談に乗れるに加えて、IoT導入当初からユーピーアールがワンストップで相談に乗ることができ恙なく「検討⇒選定⇒開発⇒設置⇒運用」といった流れをすすめることができた

導入の効果

  • 安全性向上(タイヤ空気圧低下未然防止による危険回避)を目的として導入したが、タイヤの空気圧が適正に保たれつづけることで燃費効率が向上したためガソリンなどの燃料費の低減、CO2削減等にも効果がでただけでなく、タイヤ空気圧の適正保持によってタイヤの劣化を防ぎタイヤ寿命が長くなった、等のコストダウンにも寄与した
  • クラウドシステムと連動させることで、タイヤの空気圧管理をTPMSを運用する管理者に任せることが出来るようになったためメンテナンスを運行管理者に任せてドライバーは目の前の運転に専念することで輸送効率を高めることができた
  • タイヤの空気圧を適正に保持できることでタイヤ起因のトラブルを未然に防止ができる、そのため車両が予定外の稼働停止になることが減り、全体的な車両のダウンタイムが削減された

TPMS(タイヤ空気圧監視システム)とは

p>TPMS(Tire Pressure Monitoring System:タイヤ空気圧監視システム)とは自動車のタイヤ空気圧を常時モニタリングするIoTシステムです。

TPMSには間接式のものと直接式のものがある。

間接式はタイヤ内部の空気圧が低下すると外形が小さくなるとタイヤの回転数が変わる(回転数が増える)という自動車の特性を利用して空気圧の低下を推測して検知する方法です。回転数はABS等で利用されているセンサーを利用できるためハードウェアを導入することなく、ソフトウェアの導入のみで安価にできることがメリットではあるものの、自動車の利用状況や利用環境により左右されるため信頼性に欠けるものもあります。

今後、タイヤ空気圧が低下した際の自動車のサスペンションの動作の変化で検知する方式等が開発されている様です。

直接式はタイヤホイールの内部にセンサー(送信機)を取付、タイヤの空気圧や温度を検知し、車体に設置されている受信機に対して無線電波で情報を送信することでタイヤの空気圧を把握するシステムです。

エアバルブと一体式のバルブタイプ、ホール内部にベルトで固定するベルトタイプの2種類があります。

本ページではバルブタイプのもを説明しており、一般的にもバルブタイプが主流になりつつあります。

専用モニターを利用して社内でもモニタリングできるものもありますが、社内のスペースをとってしまう、社内に複数のモニターが乱立してしまう、等の問題があります。

また、単独での設置よりも、スマートフォン連動によるものや、自動車に設置されたデジタルタコグラフと連動させてデジタルタコグラフの通信モジュールからクラウドシステムにセンサーデータを通知することでタイヤ空気圧の異常値を検知できるものの方が主流であるようです。本ページで紹介しているものはタイヤ空気圧センサーかスマートフォンを受信機として連動させるタイプのものです。

TPMS(タイヤ空気圧監視システム)の必要性

TPMSによってタイヤの空気圧や温度を知ることに多くのメリットがあります。

  • タイヤの寿命が延びる
  • 安全性が向上する
  • 車両のダウンタイムが削減される
  • 無駄なCO2を排出しない
  • ドライバーが管理する負荷が下がる

上記の様な理由により冷凍・冷蔵車、拠点間輸送車、危険物運搬車、カーキャリア、高速バス、観光バス等で装着ニーズが高まっています。

またTPMS・タイヤ空気圧監視は世界的に法性化がすすめられており米国では、2000年に起こったタイヤ空気圧の低下により発生した事故がきっかけとなり、自動車の安全性に関する規制「TREAD法」が成立し、タイヤ空気圧を監視し低下を警告するシステムの装着が義務付けられています。

2007年9月からアメリカ国内で販売される新車には100%TPMSの装着が義務づけられています。

日本でも同様の事故は、事故は、多発しており、特に人因による事故が多発しています。バースト事故等の原因による事故は高速道路では87%、一般道では60%がタイヤ空気圧に起因するものです。

※交通事故総合分析センター「交通事故データからみた自動車の点検整備に関する調査分析報告書(平成24年度)」

整備不良が原因の事故は、多くがタイヤの空気圧の低下や異常摩耗等であるため、タイヤのメンテナンスをすることは全体的な事故の軽減、コストの低減、環境への貢献に寄与することがわかります。

上記の様な背景に合わせて、米国だけでなく、欧州では2012年に、韓国では2013に義務化が決定したため、こうした国に対して輸出される日本車に関してもTPMSを標準装備しており、今後日本でも義務化されていく可能性が高いと言えます(現在日本では義務化が遅れている) 。

セルフ式のガソリンスタンドが増えている昨今、タイヤの空気圧等に警鐘を鳴らす機会が以前より減っているため、システム的にタイヤの空気圧を管理するTPMS(タイヤ空気圧監視システム)は今後一層重要度を増していくものと思われます。

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