タイヤに埋め込むRFIDモジュールの開発

株式会社村田製作所（以下、ムラタ）は、フランスの世界トップクラスのタイヤメーカーであるミシュラン社と共同で、タイヤに埋め込むことができる丈夫で小型なRFID（無線周波数識別）モジュールを開発しました。 このモジュールは6mm×1mm×1mmの非常に小さな部品です。 しかしながら、タイヤビジネスに革新をもたらす製品です。

CASEの流れにより、自動車業界各社は100年に一度の変革に取り組んでいます。 CASE は、コネクテッド (C)、自動運転 (A)、シェアード & サービス (S)、電動化 (E) の 4 つの進化軸に沿って車両と自動車ビジネスを進化させるトレンドです。

CASEの中では、身近な存在である自動車そのものの変化や自動化、電動化ばかりに目が奪われがちです。 しかし、逆にビジネス面はConnectedとShared＆Servicesを中心に大きく変わりつつあります。 自動車の利用形態は「所有」から「利用」へ。 さらに、自動車事業の収益モデルは、単なる「モノの販売」から「サービス」へと移行していきます。 これにより、モビリティ活用の新たな時代が開かれます。

自動車メーカーだけでなく、タイヤなどの自動車部品を製造するメーカーでも同様の傾向が見られる。

ミシュランは、タイヤ事業のサービス化による新たな価値の提供に積極的に取り組んでいるタイヤメーカーの一つです。 同社は、製造するすべてのタイヤに、タイヤの使用状況や管理に関するデータをリアルタイムで把握するRFIDチップを埋め込む計画を明らかにした。 また、RFIDを活用して車に装着されたタイヤの使用・管理データをリアルタイムに把握するIoTシステムの構築も進めている。 予知保全サービスの提供や車両の運行管理、廃タイヤリサイクル率の向上、販売店での在庫管理などに活用しようとしている。

RFIDとは、ICタグなどを利用し、無線通信により物を自動的に識別・管理する技術です。 複数のタグを対象とするため、バーコードなどの認識技術に比べて一度に多くのデータを簡単に読み取ることができるという利点があります。 データの書き換えも可能です。 このため、RFIDは、さまざまなモノの状態や動きを一括して把握・管理する技術として、製造、物流、販売などさまざまな現場で活用されています。

RFIDをタイヤに埋め込み、それを活用して経営の最適化や新たなビジネスモデルを創出する動きは、多くのタイヤメーカーでも広がっている。 ミシュランのコンセプトは、タイヤにRFIDタグを埋め込み、IoTに接続することだ。 これらのタグは、タイヤが製造されてから車に取り付けられるまで、市場に投入されてから廃棄されるまでの使用に至るまで、タイヤのライフサイクル全体にわたる使用履歴を管理するために使用されることを想定しています。 例えば、トラックやバスなどの商用車には、摩耗したゴムを交換したタイヤが使用されています。 リトリートタイヤと呼ばれます。 タイヤにRFIDを埋め込むことで、RFIDタグに記録されたIDをポータブルスキャナーで読み取るだけで、車両のタイヤの取付位置、日時、修理回数などを簡単・正確・効率的に管理することができます。 。 さらにミシュランは、トレーサビリティを確保し、業務を最適化するために同じRFIDタグを使用することも計画している。

タイヤをIoTに接続するために必要な技術レベルは、事務機器や家電をIoTに接続するのと比べて非常に高いものです。 それはタイヤの使用環境が過酷だからです。 さらに、タイヤには高い信頼性と安全性が求められるからでもあります。

従来のRFIDタグは、商品が入った段ボール箱などに貼り付けて使用されていたものが多かった。 製品が消費者に届いた後、それらは廃棄されます。 そのため、RFIDタグ自体にそこまでの耐久性は必要ありませんでした。 これに対し、ミシュランが想定する使用環境は、さまざまな気象条件、路面、走行状況で使用されるタイヤにタグを埋め込むことだ。 また、タイヤが廃棄されるまで長期間にわたって機能する必要がある。

しかし、従来のRFIDタグには課題がありました。 情報変換や無線給電に使用するICとアンテナを半田付けで接合しました。 そのため、タイヤに埋め込んで使用すると、走行時の振動に応じてアンテナが伸縮します。 その結果、関節に過度の負荷がかかり、破損や通信機能の喪失につながる可能性があります。 この課題を解決するには、非接触で電力を供給できる構造を実現する必要がありました。 そこで、ミシュランはこの問題の解決策を模索しました。

この問題に取り組むミシュランの注目を集めたのが、村田製作所の MAGICSTRAP® RFID テクノロジーでした。 MAGICSTRAP®は小型化と堅牢性の向上を実現する技術です。 これは、特殊な整合回路とアンテナを 1 つのモジュールに組み込むことで実現され、IC との通信および電源性能を最適化します。 ムラタは、RFIDをテーマとした海外展示会に小型化と堅牢性向上を実現するRFID技術としてMAGICSTRAP®を出展しました。 タイヤに関してはこの技術は展示していませんでした。 それでも、この商品のさまざまな応用が広がっていることを紹介していると、ミシュランさんが声をかけてくださいました。 ミシュランと村田製作所は、タイヤに埋め込み可能な耐久性の高いRFID技術を共同開発することを決定した。

開発プロジェクトを開始するにあたり、ミシュランが考えるビジョンを実現するためには、長期にわたる開発期間、タイヤへのRFIDタグ埋め込みの高い信頼性、そしてタイヤの提供という3つの課題があると予想していました。大量のサンプル。 ライフサイクル全体での使用を想定したタイヤへのRFID埋め込み技術は、私たちムラタが初めて取り組んだ開発テーマでした。 しかし、前例にとらわれず柔軟に対応することにしました。 最終的にはそれぞれの要望をクリアすることができました。

このプロジェクトのために、私たちは長期的な開発に取り組む専任チームを結成しました。 既存技術にこだわらず、チャレンジ精神を持った若手エンジニアが中心のチームです。 その結果、プロジェクトの初期開発段階から量産までのプロセスに精通した担当者が一貫して開発に取り組み、着実に実績を積み上げる体制を確立しました。 設計者としてプロジェクトに参加したハードウェア商品開発課の松本氏は、「設計意図や選定した技術の妥当性などを設計者が直接説明、議論したことで、相互理解が深まったことがプロジェクトの成功につながったと振り返る」と振り返る。ミシュランとの共同開発では、表面的な技術を相手に伝えるだけでなく、重要な部分まで理解してもらうことができました。そのおかげで、プロジェクト中の合意形成がスムーズに進みました。」

さらに、タイヤ組み込み時の高い信頼性など、高い技術要求に応えるべく、MAGICSTRAP®にさらなる改良を加えました。 また、良好な電気特性を維持しながらモジュールサイズを6mm×1mm×1mmに小型化し、RFID内蔵によるタイヤへの影響を最小限に抑えました。 通信距離を延ばしてほしいという要望もありました。 そこでカスタムパーツの導入により製品の最適化を図りました。 主に設計を担当したハードウェア商品開発課の薮原氏は、「設計者からのアドバイスに加え、各分野の専門知識を有する社内の専門家から適切なアドバイスをいただいたことが、技術的な難題をクリアできた要因」と語る。開発に直接携わったスタッフのおかげで、課題をクリアすることができました。」

さらに、大量のサンプルを提供できる専用のバッチ選別治具や選別ソフトを開発し、生産効率を向上させました。 それは量産が確定する前の段階で、大量生産に不可欠な特徴的な選別機を持っていなかったからだ。 これにより、数万点もの大量のサンプルをタイムリーにお届けすることが可能になりました。

プロジェクトリーダーを務めた事業開発課の福原氏は、「小型化と電気的特性の両立は非常に難しい課題でした。多くの設計パラメータや製造についてミシュラン社と協議しながら試作を繰り返しました」とプロジェクトの総括を語った。同時に、製造現場での量産可能性の検証にも全力を尽くしましたが、高い設計力、生産技術力、製造力を備えたムラタでなければこのプロジェクトは成功しなかったと思います。 、そして私たちが開発したRFIDモジュールの高品質な技術。」

共同開発したRFIDモジュールの本格生産を開始しました。 商用車用をはじめミシュランのタイヤ400万本以上にすでに組み込まれている。

今回共同開発したRFIDモジュールが自動車タイヤ業界のデファクトスタンダードとして広く普及することを目指します。 今後はミシュラン以外のタイヤメーカーへの提案も進めていく予定だ。 それに先立ち、村田製作所はRAIN RFID（UHF帯RFIDの業界団体）のワーキンググループの活動やISOが定めるガイドラインのサポートも行っていく。

ムラタは、2022年1月に東京ビッグサイトで開催されたカーエレクトロニクス技術展でタイヤに埋め込むRFIDタグを世界初公開しました。これを契機に、国内外のタイヤメーカーへのプロモーション活動を開始しました。 。 「段ボールやパレットにRFIDを貼り付けるような感覚で、タイヤにRFIDを埋め込むことはできません。タイヤの内部には、RFIDの通信を妨げる金属素材（例えば、ビーズワイヤーやベルトなどのゴム材料にRFIDを埋め込むことで通信特性が大きく変わりますが、ムラタでは無線に関する豊富な知識と評価環境を持っておりますので、通信特性を犠牲にすることなく最適な埋め込み方法やお客様の評価についてもサポートしていきたいと考えています。タイヤ。」 さらに、RFIDソフトウェア「id-Bridge™」によりタイヤサプライチェーン管理に必要な機能を強化しました。 これにより、トータルソリューションとして自動車メーカーやアフターマーケットを含むタイヤ業界全体のRFID導入に貢献していきます。

関東最大級の研究開発拠点「みなとみらいイノベーションセンター」は、自動車の電動化とムラタの関わりを紹介する自動車ソリューション展示場「MURATA MIRAI MOBILITY」を2021年5月よりオープンした。 事業開発課の酒井氏は「将来的には、ミシュランと共同開発したRFIDを組み込んだタイヤを展示エリアで展示する予定です。また、id-BridgeTMソフトウェアのデモ環境も準備中です。そのため、今後の展示計画にも取り組んでいます」と話す。タイヤメーカーだけでなく、多くのお客様にご来場いただければ幸いです。」

ハードウェア、ソフトウェア、通信インターフェースの提供を通じてLoTの実現に貢献するムラタのRFIDプラットフォームについて詳しくは、製品ページをご覧ください。https://www.murata.com/en-sg/products/rfid/rfid

この記事について：この記事は株式会社村田製作所より提供されていますhttps://article. Murata.com/ja-sg/article/rfid-development-withbuilt-in-tire