AI顔認証を使用した理想的なスマートファクトリーの構築
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AI顔認証を使用した理想的なスマートファクトリーの構築

2023/03/22

現在、多くの工場や倉庫において、アクセス制御と個人認証の効率化や、従業員の出退勤管理システムの統合といった目的で、顔認証技術の採用が進んでいます。アクセス制御システムは、個人を識別して、倉庫や工場、またはオフィスなど特定の場所への出入りを許可するために使用されます。これらのシステムは、近年処理能力が大幅に向上したエッジデバイスを搭載していることが多いため、最新の顔認証アクセス制御の利用に最適です。顔認証技術を加えることにより、工場入退室管理システムの管理と本人確認のためのセキュリティ管理ソリューションとして、従業員がIDやパスワードを入力、指紋をスキャンしたりすることなく顔認証だけで工場内やオフィスへの入退室が可能となります。

この記事では、工場において顔認証を使用する利点や課題、そして工場へ顔認証アクセス制御システムを導入する方法についてご案内します。

スマートファクトリーとは

「インダストリー 4.0」または「第4次産業革命」の技術変革の一部として知られるスマートファクトリーとスマートマニュファクチャリングは、「デジタルトランスフォーメーション(以下:DX)」と「スマート オートメーション」によって推進されます。スマートファクトリーの核心は、より柔軟でカスタマイズ可能な機能を備えた効率的なスマート生産システムを創造することです。比較的固定された生産手順に依存する従来のマスカスタマイゼーションとは異なり、スマートファクトリーでは、人・機械・ロボットが共通のワークスペースで協力と調和が保たれ、材料や機械も相互に統合して、高度な自律的かつ柔軟で、個別化されたリソース効率の高い製造環境を生み出します。

実際、スマートファクトリーは「自動化された工場」の次の成長段階と見なすこともできます。自動化された工場に基づいて、モノのインターネットと機器の監視技術を使用することで、情報とデータ収集の強化・生産販売と生産プロセスの明確な状況把握・生産ラインへの手動介入の削減・正しい生産データの収集・合理的な生産計画の構成と生産進捗の管理・製品設計と製造の間の不確実性の合理的な解決・高効率で自動生産を備えたインテリジェントな生産工場を構築します。

スマートファクトリーがもたらすメリット

  1. 生産効率の向上:高効率の生産性は、製造業の発展において常に重要なポイントであり、スマートファクトリーは生産の自動化を実現するだけでなく、他単位と協力して、流行に迅速に対応しながら、工場の強靭さと柔軟性を強化することもできます。サプライチェーンの柔軟な変化対応予測から、生産工程における時間や労力の無駄を排除・生産工程の検知と最適化・作業工程の簡素化に至るまで、生産業務全体の効率を急速に改善されます。
  2. 品質管理と安全性の改善:スマートファクトリでは、ほとんどの製造手順がシステムによって発行され、製品を製造する際の高い一貫性と歩留まりの向上を実現できます。また、ISA国際自動制御学会の報告によると、ロボットと自動装備は、工場や作業環境での怪我の5つの主な原因を軽減または排除するのにも役立ちます。
  3. ESGとサステナブル経営:スマート工場のシステム技術は、サプライヤーの管理・材料の生産・エネルギーの種類・品質管理などから、グリーン産業による生産をより簡単に実現および運用できます。
  4. 顧客体験の向上:従来の製造業では、リソースと情報がサプライヤーに完全かつ正確に伝達されないという問題が頻繁にありました。それは、普及の過程で時差や誤解等が生じる可能性があるからです。スマートファクトリーのクラウド接続機能とそのE2Eの指示は、製造プロセスのすべての過程にリアルタイムの洞察と提案を提供でき、データまたは情報を迅速かつ正確に送信できます。カスタムオーダーが多く、迅速な製造が求められる今日の市場動向に対応して、スマートファクトリーシステムは、迅速な問題の発見と改善を提供し、顧客満足度および市場競争力を向上させ、製品によりよい評価を得るべくサポートします。

一般的なスマートファクトリーの技術

  1. ビッグデータとAI分析:人工知能 (AI) と機械学習によって提供される分析結果は、リアルタイムでデータに適用でき、尚且つその洞察は、構想計画・物流管理・製造・研究開発、そして企業資産管理 (EAM)やパーチェーシング等のさまざまな管理分野における意思決定と自動化に至るまでサプライチェーン全体の改善と向上に使用できます。
  2. クラウドコンピューティング:インダストリー4.0とDXの「最も強力な原動力」です。今日のクラウドテクノロジーは、速度・スケーラビリティ・ストレージスペース、および費用対効果の点で飛躍的な進歩を遂げています。AIや機械学習からモノのインターネットに至るまで、クラウドテクノロジーは幅広い最先端テクノロジーの基盤を提供し、企業に革新的なアプローチを提供します。インダストリー4.0テクノロジーの開発を促進するデータはクラウドに存在し、インダストリー4.0の中核にあるサイバーフィジカルシステムは、クラウドを使用して通信と調整を行うことができます。
  3. 拡張現実(AR):ARシステムを使用すると、従業員はスマートレンズやモバイルデバイスを使用して、リアルタイムのIoTデータ・デジタル化された部品・メンテナンスや組み立ての指示・トレーニングコンテンツなどを、機器や製品などの物理的な物体を見ながら視覚化できます。
  4. AI/IoT:物理的な物体 (デバイス・ロボット・機械・機器・製品) は、センサーとRFIDタグを使用して、その状態やパフォーマンス、または場所に関するリアルタイムの情報を提供します。このテクノロジーは、サプライチェーンの円滑な実行・製品の迅速な設計と変更・機器のダウンタイムの防止・消費者の嗜好の理解・製品と在庫の追跡など、企業運営をより向上させることができます。
  5. 自動化ロボット:自動化ロボットの主な開発目標は、人間の介入を最小限に抑えてタスクを実行することです。これらのロボットには高度なソフトウェア・AI・センサー・マシンビジョンが搭載されており、困難で複雑なタスクを実行でき、周囲から受け取った情報を認識して分析できます。そして、情報分析結果に基づいてアクションを実行します。
  6. 顔認証:顔認証技術はAI技術を使用して、顔画像をデジタル特徴量に変換、データベースと比較して生体認証を検証します。指紋や虹彩などの生体認証方式に比べ、密接な接触なしで人を正確に識別でき、同時に複数の人を識別できるため、人事管理の効率が向上し、エッジコンピューティングに基づく構築により、最高のパフォーマンスと最速の識別速度を実現できます。

顔認証を導入することで得る強み

顔認証技術は、システムの統合、セキュリティ管理、本人確認などの用途で、多くの業界においてますます重要となっています。企業は、それぞれのニーズと要件に応じて、さまざまな用途で顔認証技術を利用することができます。

アクセス制限・機材の使用権限管理

AI顔認証を搭載したシステムにより、許可された人だけが立ち入り禁止区域に入ることができます。さらに、大規模なフィールドに顔認証を適用すると、複数の人を同時に認識できるため、人員配置のコストが大幅に削減され、アクセス制御管理が強化され、環境セキュリティ制御全体の品質が向上します。

従来のアクセス制御システムは、鍵や紙面上の記録からアクセスカードやコンピュータ化された追跡に至るまで、パフォーマンスと複雑さが大きく異なります。顔認証制御が機械に組み込まれている限り、正確な非接触顔ログインと詳細に使用状況が記録でき、不正ログインや時間外操作が見つかった場合には警告を担当者へ送信します。

安全器具の装着確認

一部の工場では、労働者の安全を守るために、労働者はフェイスガードやマスクなどの保護具を着用する必要があります。FaceMe® MPS Sentry Health Kiosks™ スマート健康ステーションは、テクノロジーを使用して、従業員が安全装備を着用しているかを確認できます。

顔認証機能付きスマート健康ステーションは、カメラで「マスク着用の有無」と「マスクの正確な着用(鼻と口を完全に覆う)」を検知します。ヘルスチェックに合格するとシステムはアクセスを許可、失敗した場合は、適切な措置を講じるように担当者に通知します。

職員の勤怠管理

従来の勤怠システムでは、従業員は物理的な認証 (IDカードなど)、個人情報 (PINコードなど)、さらには、バイオメトリクス (指紋など) を使用して退勤記録を完了する必要があります。これらには、IDカードの紛失・パスワードの盗難や漏洩、なりすましや仮退勤などの潜在的なリスクがあり、それらを引き起こす可能性があります。FaceMe® TimeClock「顔認証」は、上記のような問題がなく、勤怠確認に最適です。

規模別での実用例

実際に、企業の規模に応じた顔認証技術の利用方法についてご紹介します。

  • 小規模施設:オフィス、商業施設

    昨今の感染症状況によって、従来の出退勤管理システム操作時の他者との接触に伴う感染リスクが懸念されるようになりました。総合型の顔認証アクセス制御ソリューションを導入することで、健康と安全を保ちつつ、従業員の出退勤を管理することができます。

    さらに、商業施設のネットワークIPカメラと顔認証を組み合わせることで、人の出入りが多いピーク時間帯でもスムーズに検温を行うことができ、人が滞留することを防ぐとともに、従来の手作業に要していたコストを削減することできます。また、アクセス制御カードなどの物理デバイスを廃止することで、紛失や盗難、不正流用、機密情報の盗難といったリスクを排除することができます。

  • 中規模施設:工場、倉庫、クリーンルーム

    多くの業界、特に半導体メーカーや物流企業では、デジタルトランスフォーメーションが進んでいます。このような企業では、従業員、訪問者、請負業者、外部の技術者など何百人もの人々が毎日工場、倉庫、クリーンルームなどに出入りするため、顔認証による厳格な入退室管理を行うことで、セキュリティを強化することができます。さらに、よりインテリジェントな追跡技術が開発されたことに伴い、物流施設においてより厳格なアクセス制御を行うことで、輸送の信頼性が大きく改善されています。

  • 工場や倉庫での顔認証の導入
  • 大規模施設:石油化学、重工業プラント

    大規模な製造工場や、石油化学、重工業プラントでは、広大な施設に何千人もの人々が毎日、時には1日に何回も出入りしています。これらの企業では、特定の施設への従業員の出入りを効果的に制御するために、多くの従業員の勤務記録や、どの施設へのアクセスが可能かの権限を管理する必要があります。

    顔認証技術の導入で、大型ワークステーションとカメラを接続して、複数の人物を即座に識別、従業員の出入りを正確かつ迅速に記録することが可能となります。また、機械や機器の操作を適切な権限や資格を持つ担当者のみが行えるよう制限することもできます。

    さらに、顔認証ソフトウェアを既存のビデオ管理システム(VMS)およびリアルタイムメッセージングシステムと統合することによって、企業のセキュリティ管理を大幅に効率化することができます。セキュリティ担当者は、複数のモニター画像を手動で切り替えることなく監視することができます。

大規模施設への顔認証導入に伴う6つの課題

顔認証は、工場などの大規模施設でのセキュリティ用途でますます需要が高まっています。多くの大規模工場では、既存の環境にAI顔認証ソリューションを導入することが検討されていますが、まず以下に概説する6つの課題を克服する必要があります。

1. 過酷な照明条件

石油化学プラントなどの大規模施設では、プラント間での人員と車両の出入りを管理するために、屋内と屋外にカメラを設置し、顔認証技術をスマートアクセス制御ドアシステムに統合しています。屋外に設置されたカメラでは、日中は逆光で顔が暗くなり、また夜になると画面全体が暗くなるためノイズが発生することがあります。屋外の過酷な照明条件によって、多くの顔認証技術では認証結果が不正確となることがあります。

<ソリューション>FaceMeは、サイバーリンク独自のTrueTheater画像最適化技術によって、顔認証を実行する前にシャープネス補正、逆光補正、ノイズ除去などの画質改善処理を行います。この技術により、精度を最大で11.5%向上させることができるため、正確な顔認証を行うことが可能となります。

サイバーリンク独自の画像最適化技術で精度が向上、より見やすく表示

2. 顔周りの装備品

大規模工場の従業員は、屋外環境で長時間機械を操作するため、安全確保と感染症予防の観点からフェイスマスク、ヘルメットや帽子、安全ゴーグルなどを1日中着用する必要があります。その結果、顔が部分的に遮られてしまうため、顔認証はより困難となります。さらに、勤務開始と終了時には、多くの機器を起動または終了する作業が発生します。その際に顔認証がスムーズに行えないと、作業効率が低下し人件費の増加に繋がってしまいます。

<ソリューション>FaceMeの顔認証技術は、ディープラーニングを使用して顔の特徴点を抽出し、従業員のデータベースと比較します。人物がフェイスマスクを着用している場合でも、FaceMeは98.21%という優れた精度で顔認証を行うことができます。このマスク検出機能によって、FaceMeはNIST(米国国立標準技術研究所)のFRVT(顔認証ベンダーテスト)において世界トップレベルのAI顔認証エンジンとしてランクインしています。

世界トップレベルのAI顔認証エンジンンにより顔を精確に識別

3. カメラアングルの制限

大規模施設において顔認証技術をネットワークIPカメラや出入口のエッジデバイスに導入する場合、実装場所によってカメラアングルが制限されることがあります。想定される制約としては、「極端に離れた場所にしかカメラを設置できない・逆光の影響を受ける・1台のカメラがカバーする監視範囲が広すぎる」などがあります。これらの要因により、映像から完全な顔画像を取得できず、人物を正確に識別できなくなる可能性があります。

<ソリューション>FaceMe顔認証技術は、同じフレーム内で10人以上の人物をリアルタイムで識別することができます。さらには、カメラをドアの上部などに配置した場合でも、顔の上面・側面、あるいは部分的な顔画像から正確な識別を行うことができます。このように厳しい制限のある条件下で正確な顔認証を行うために、さまざまなポータブル産業用デスクトップシステム(Intel NUCなど)、およびネットワークIPカメラをサポートしています。FaceMeはその正確性により、NIST FRVT 1:1 WILDテストで96.98%の精度を達成しています。FaceMeを使用することで顔認証をリモートでも実行できるため、大規模施設においてもより厳格なセキュリティ管理を行うことが可能となります。

4. 人流の多さ

大規模工場における1日の人流は、請負業者・臨時雇用作業員・外部技術者など、数百人から数千人におよぶ可能性があります。これらの人々が集中するピーク時間帯にもスムーズなアクセス制御を行うために、工場では顔認証を迅速に実行できるソリューションが必要となります。

<ソリューション>FaceMeは、NVIDIA CUDAやIntel MovidiusなどのハードウェアでGPUアクセラレーションを利用することができます。データベースが大規模な場合でも超高速で検索を実行することができるため、たとえば600万の顔データベースから1つの顔をわずか1.6ミリ秒で検索することが可能です。

成功事例:ACE Biotekでの導入より高速な顔認証と検温スクリーニングについて詳しくご案内しています。

5. なりすまし防止

さまざまな人々が出入りする大規模施設では、他の従業員を伴った施設への・顔写真を使用したアクセス制御システムへの攻撃・不正侵入など、なりすましに起因するセキュリティ上の問題が発生する可能性があります。また、アクセスカードを使用している場合、紛失や盗難といったリスクもあります。これらは、一部の大規模石油化学プラントでは特に深刻な問題となりうるため、受付エリアに顔認証システムを備えたエッジデバイスを配置し、セキュリティに要する人件費を削減しつつも、従業員や訪問者が工場へ入る前に個人認証を行えるような取り組みが進められています。

<ソリューション>FaceMeは、さまざまな生体検出およびなりすまし防止メカニズムをサポートしています。FaceMeは、3D深度カメラまたは2Dカメラを使用して、人物が本物かどうかを識別することで、より厳密で厳格な安全管理を実現できます。

6. 顔認証ソフトウェアと既存のハードウェアデバイスとの互換性

アクセス制御とセキュリティを強化するために大規模施設へ顔認証を導入する場合、ハードウェアデバイスとの互換性問題に直面することがあります。多くの製造工場や原材料工場では、AI顔認証技術やデータ統計を、既存のソフトウェアおよびハードウェアデバイス(カメラ付き端末、ネットワークIPカメラ、エッジデバイス用アクセス制御システム、ビデオ管理システム)と統合するニーズがあります。しかし、ソフトウェアとハードウェアとの間に互換性がない場合、導入コストが増加する結果となってしまいます。

<ソリューション>クロスプラットフォームの顔認証エンジンとして、FaceMeは複数のオペレーティングシステム(Windows、Linux、Android、iOS)をサポートしています。また、OpenVINO、TensorRT、TensorFlow、CoreMLなどのさまざまな機械学習エンジンをサポートしており、多くのPC、ワークステーション、サーバーなどで顔認証を実行することができます。選択したハードウェア構成にかかわらず、FaceMeはそれぞれの用途に最適なセットアップを提供しています。FaceMe Securityは、世界トップレベルのFaceMe顔認証技術を備えたスマート監視システムのための顔認証ソリューションです。

FaceMe® Security: 大規模施設でのアクセス制御に最適な顔認証ソリューション

FaceMe Securityは、製造施設でのスマートなセキュリティ制御のために設計されたインテリジェントなソリューションです。リアルタイムの顔照合、マスク検出と検温スクリーニング、サードパーティーシステムの統合、およびその他のアドオンなどによって、大規模施設におけるアクセス制御システムの安全性と効率性を向上させることができます。この項目では、FaceMe Securityの詳細についてご紹介します。

FaceMe Security Add-ons

人と人の接触を効果的に減らしながら、個人の健康状態を確認するために、FaceMe® Securityは、既存のソフトウェアとハードウェアを補完する3つのアドオンを提供しています。これによって、アクセス制御・健康管理・物理的そして環境的セキュリティのための総合型ソリューションが実現できます。

  • Health Add-on: このアドオンは、顔認証技術を使用してマスクの着用状態を検出すると同時に、体温の測定と個人認証を行う、非接触の検温スクリーニングソリューションを実現します。
  • Check-in Add-on: IPカメラに接続して、人物の顔の特徴点をすばやく抽出、データベースと比較して、訪問者の入館手続きや従業員の出勤処理を迅速に行うことができます。
  • VMR (映像管理システム) Add-on: このアドオンは、最大9台のカメラを使用したリアルタイム監視、ビデオ録画および再生をサポートします。セキュリティ担当者は、特定のイベントが発生した際にアラートをすぐに受け取り、記録されたビデオファイルを確認することができます。

幅広いエッジデバイスのサポート

FaceMe Securityは、あらゆる規模のさまざまなエッジコンピューティングデバイスをサポートしています、Intel CPU/VPU、NVIDIA Jetson AGX Xavierや、複数のGPUを備えた大規模なWindowsワークステーションなど、企業は識別する必要のある人々の多さに応じて、さまざまなデバイスを選択することができます。たとえば、4基のNVIDIA RTX A6000 GPUを搭載したワークステーションは、最大172台のIPカメラをサポートできます。つまり300台のカメラを管理する必要がある場合は、2台のワークステーションをセットアップするだけで済むことになります。

主要なVMS、アクセス制御システム、ERPとの互換性

FaceMe Securityを主要なVMS(Milestone、Network Optix Nx Witness、VIVOTEK VAST2)と統合し、インスタントメッセージング、アクセス制御、ERPなどのサードパーティーシステムに接続することもできます。VIPやブラックリストに登録された人物が入るなどの特定のイベントが発生した場合、コントロールセンターは、イベントに応じた対策を講じるようにセキュリティ担当者へ即座に通知することができます。

大規模工場でのFaceMe Security使用例

FaceMe Securityは、さまざまな目的や用途で使用できます。施設の正面玄関に導入した場合、FaceMeの顔検出および顔の特徴点抽出機能を使用してエッジデバイスと温度検知機能を備えたIPカメラは、人物が入館すると体温を測定し、マスクの着用状態を検出します。同時に、身元を確認するために、サーバーを介して顔の特徴点データを送信し、コントロールセンターでデータベースとの比較を行います。またCheck-in Add-onを使用することで、訪問者の入館手続きや従業員の出勤処理を行うこともできます。セキュリティ担当者は、VMR Add-onを使用してカメラ映像をリアルタイムで監視し、特定のイベントが発生した場合に通知を受信して、必要な行動をとることができます。

AI顔認証が実現するスマートファクトリー改革

大規模工場や施設では自動化が急速に進展していますが、FaceMe Security 顔認証技術を使用することで、屋内外の施設・工場・倉庫などの環境で以下の3つの目標を達成することができます。

  • 安全な非接触での従業員の出退勤・入退室管理、アクセス制御、およびそれらの記録の保存
  • マスクの着用状態の検出、検温スクリーニングによる健康状態管理、感染症対策
  • エッジワークステーション、サーバー、およびVMSを導入することにより、大規模施設のセキュリティ制御管理を改善し、人件費と運用コストを大幅に削減

小売店舗飲食店、接客業、および医療業界ではすでにAI顔認証技術の採用が進んでいますが、今後より多くの産業において顔認証が使用されていくことでしょう。FaceMe®のケーススタディでは、さまざまな分野での顔認証の導入事例をご紹介しています。

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