スマートファクトリーで機械データを活用する方法101

アナスタシア・マズール 会社情報, コネクタ, 製品とソリューション コメントを残す

デジタルトランスフォーメーション"と"スマートファクトリー"機械同士のコミュニケーション」という言葉は、以前からある言葉ですが、実際に適用されているのは先進的なメーカーだけです。マシン・ツー・マシン・コミュニケーションのアイデアは、当初は興奮と期待を高めていましたが、今では中堅・中小工場のオーナーから「次は何をするのか?次は何をすればいいのか?

Aruba Networksの調査によると、98%以上のビジネス・リーダーがモノのインターネットの概念を理解しているにもかかわらず、多くの人が自社のビジネスにとってIoTがどのような意味を持つのかを理解していません。その結果、IoTが適切に実装されていなかったり、プロセスを完全に変革するのではなく、基本的なレベルでしか使用されていなかったりしています。

しかし、その本質を掴んだ生産工場を見ると インダストリアル・インターネット・オブ・シングスでは、現場とビジネス環境とのコミュニケーション能力が重要になります。 実際には、機械データがどのように機器からバックオフィスの標準的なビジネスアプリケーションに転送されるか、これらのデータからどのような結論が導き出されるか、そしてそれらが生産プロセスにどのように適用されるかをカバーしています。全体的に、デジタル変換の成功は、機械からの数字の意味を理解し、競争上の優位性にそれらを回す組織の機能に依存しています。

ビジネスにおける新たな課題

発明家でありGMの研究責任者でもあるチャールズ・ケタリングは、"よく述べられた問題は半分解決されている "と述べています。スマートファクトリーへの曲がりくねった道は、企業にいくつかの新興および既存の課題をもたらしており、メーカーは、生産施設でデジタルビジネスモデルを実行する方法を理解するために、以下の質問に答える必要があります。

なぜスマートファクトリーが必要なのか?

何よりもまず第一に、機械は多くのデータを生成することができるが、クラウドに数字を投げても、そこから有用な情報を自動的に得られるわけではない。コンテキストが必要です。

工場設備は生産プロセスに関する最も正確なリアルタイムの情報を提供することができますが、人々はどのようにしてそれを活用し、日々の仕事に知識を適用し始めることができるでしょうか?

それはメンテナンスについてのことになるのでしょうか - すべての部品が稼働していることを確認してください。

あるいは、いわゆる予知保全-多くの類似機器からの集計データと問題の早期兆候に基づいて、故障が発生する前に解決するということでしょうか。

それはまた、生産のビジネスサイドについてであることができます:MESとERPシステム内の機械からのレポートに基づいて意思決定を行う人間のオペレータ。Industry 4.0の採用は、機器のアップグレードだけでなく、全体的な考え方のパラダイムシフトを規定しています。

垂直方向のサイロを越えた接続

工場が「モノの島」ではなく、「モノのインターネット」の概念に沿って実際に機能するためには、生産機械同士、そして最終的にはエッジデバイスとの間で話をする必要があります。多くのシステムが関与していることを考えると、このような通信をどのように設定するかが問題となる。

現代の工場での課題の一つは、機械はしばしば個々の垂直方向のサイロ内で通信を行い、装置からHMI/SCADAなどにデータを転送し、オペレータが生産のこの特定の部分を監視していることです。管理者は、貴重な情報が生産設備を実行するシステムに存在することを長い間知っていましたが、それに直接アクセスすることはできませんでした。問題は、両方の世界が分離して動作しており、それらの間にはほとんど、または全く接続されていないということです。しかし、データをブレンドして様々な部門にまたがって運ぶという話であれば、工場のデータ交換インフラは別の方法で構築されるべきです。

ERPへのデータ移動

次に気になるのはデータの接続性です。生産プロセスの中で、どこまで下を見る必要があるのか?コントローラだけなのか、それとも各センサなどからのデータが実際に必要なのか。これは、操作する情報量や設備のイメージに大きく影響します。

  • 一般的には植物全体。
  • 個々の生産ライン
  • でも、特定のデバイス、どのようにそのすべてのジャンクションが機能している - と、どこで、例えば、故障は、生産工程を妨害している。

また、物理的な世界からサイバー世界にデータを置くには、分析の計画が必要です。より良いローカルコントロールを達成するためにデータを使用するのはオペレーターなのか、サーバーが自動的に集計した情報をERPやMESシステムに送信するのかを理解する必要があります。結局のところ、データの雪崩からどの数字がより良い分析と工場レベルでの計画のために転送される必要があり、どのデータが迅速な制御と意思決定のためにローカルに滞在する必要があります。

部門や第三者を超えたデータの共有も重要な課題です。先進的な工場では、ERPシステムは、生産設備からの通知に基づいて、原材料を自動的に発注したり、メンテナンスサービスに点検の必要性を通知したりすることができます。この情報交換は機械メーカーの利益にもなります。様々な工場から送られてくる自動レポートに基づいて、メンテナンスの計画を立てたり、事前に詳細を代用したりすることができます。

機械データのセキュリティ

最後に、「スマートファクトリー」の究極の課題は、オープンな通信のセキュリティの確保である。Eclipse Foundationの2019年レポートによると、セキュリティはIoT開発者の懸念事項の中で1位(31%)を占めており、接続性(21%)とデータ収集・分析(19%)が次の2つのスポットを占めるにとどまっています。ガートナーのレポートによると、IoTエンドポイントセキュリティソリューションへの支出は2021年に$631Mに増加するという。生産設備を世界に開放するには、それに対応した保護対策が必要になる。

OPCからOPC統一アーキテクチャへ

90年代後半から、ハードウェアとソフトウェアが同じプロバイダーのものであろうとなかろうと、デバイスから制御室のオペレータのコンピュータへのデータ転送を可能にするOPCサーバーを中心に生産自動化が構築されました。OPCの応用 Windows オペレーティングシステムの一部である Microsoft Distributed Component Object Model (DCOM)。 2000年代初頭に、プロトコルは産業オートメーションを開始し、工場がより安全で、より正確で、費用対効果の高い生産に移行することを可能にしました。実際、世界中の多くの生産工場が今でもこの技術に頼っています。 

しかし、このソフトが市場に出てきて間もなく、OPCプロトコルの欠点が明らかになってきました。第一に、DCOMはOPCをWindowsオペレーティングシステムに限定しています。次に、専門家からは、ソフトウェアの不具合の発見と修正が困難であること、ウェブ上でのデータ交換が不可能であることなどの不満の声が上がっています。そして最後に、OPC技術は情報セキュリティの面で信頼性が低いということです。   

これが理由です。業界からの複数の要望に応えて OPC財団 新規格「OPC UA」を作成しました。それは をベースにしています。 前バージョン なくても 欠点と は、機械から機械へのコミュニケーションと産業用デジタルトランスフォーメーションへの全く新しいアプローチを提案しています。  

その新しいフェアーューチャーがあります。 

  • プラットフォームの独立性.OPC UA マイクロソフトのOLEやDCOM技術に依存しない もはやどのプラットフォームでも起動できます。 アップル、Linux(JAVA)またはWindows; 
  • dの設定が簡単ATA交換.DCOM の代わりに、共通のデータ交換標準を使用します。 TCP/IP、HTTP(S)、SOAP; 
  • データガバナンスとメンテナンスが容易になります。構造体やモデルを使用し、データタグやポイントをグループ化してコンテキストを与えることができます。これらすべての機能により、より多くの柔軟性が提供され、垂直方向のデータサイロだけで作業するのではなく、部門をまたいで工場を接続することが可能になります。 
  • SCADAへの組み込みが容易です。OPC UAサーバーは、装置内に組み込まれているPLCの直接の一部として使用することができます。つまり、OPC UAサーバーを購入して設定する必要がありません。 
  • リソースの節約OPC UAがあれば、施設内に常駐してシステム間の翻訳を行うPCを何台も必要としません。  
  • データの暗号化.オーピーシー UAセキュリティは に基づいて 多層概念 アプリケーション層とトランスポート層をカバーしています。認証と認可、暗号化、署名によるデータの完全性などが含まれています。  
  • 統合の柔軟性。 UA APIはいくつかのプログラミング言語で利用可能です。市販のSDKはC, C++, Java, .NETで利用可能です。オープンソースのスタックは、少なくともC, C++, Javaで利用可能です。 Javascript(node)とPythonを使用しています。 
  • 費用対効果と時間対効果。の利用可能性 OPC UAコネクタ リアルタイムの機械データをCRM、ERP、BI、Exchange、SharePointのような文書管理システムに統合することで、計画、メンテナンス、生産の有効性を向上させることができます。 
  • レガシーインフラへの接続OPCからOPC UAへの移行のためのメカニズムの可用性; OPC UAラッパー。 

      デジタルトランスフォーメーションのためのマシンデータ活用の始め方

      メーカーは、OPCユニファイド・アーキテクチャを、以下のような最初の通信プロトコルと呼んでいます。 企業と工場の境界を取り払う.しかし、どのように つなぎ合わせる あなたの会社を管理するためのシステムにあなたの生産? 

      顧客関係管理(CRM)、企業資源計画(ERP)、製造実行システム(MES)、文書管理システム(DMS)、ビジネスインテリジェンス(BI)システム、倉庫管理システムs である 経営管理を支援するソフトウェアとしては、最も一般的なものである。規模に関係なく多くの企業がこれらのアプリケーションを様々な組み合わせで使用しているため、工場の寿命はこれらのシステムで計画、分析、予測、報告されていることを一般化しておくと安心です。そして 完全自動化されたスマート工場 これらのシステムでいつでも利用可能な生産に関する正確な最新情報を持っていることを意味します。  

      マシンデータをビジネスシステムに統合するには、2つの方法があります。1) OPCによるカスタム開発 UA API, そして 2)機械データをERP、CRMシステムなどにリンクする既製のOPC UAコネクタを介して。 

      私たちの意見では、2番目のシナリオは、カスタムプログラミングよりも優れています。第一に、高額なプログラマーの労力に時間とお金を浪費する必要がなく、第二に、その後のメンテナンスの世話をする必要がありません。既製のOPC UAコネクタは、一般的にバグがなく、その日からすぐに使用できるようになっています。それはプログラミングのスキルを必要としますが、非常に基本的なものです。例えば OPC UAコネクタ に構築されたConnecting Softwareによって Connect Bridgeプラットフォームは、ほとんどのエントリーレベルのプログラマーに知られているSQL構文を使用しています。統合の原理を理解するためには2-3時間が必要で、その後は企業のマシンデータを業務システムに接続するためのロジックを構築するだけです。  

      デバイスからエンタープライズへ

      なぜ機械データをERP、CRM、MESと連携させる必要があるのか?OPC-UAのスローガンは「デバイスから企業へ」であり、この場合の「企業」はインテリジェントな企業資源計画システムを意味します。  

      スマートな意思決定を行うために、インテリジェントなERPはリアルタイム性を必要とします。 アイアイオーティー データと分析。 彼らは 競合他社との差別化を図り、スマートファクトリーと呼ばれるものを構成しています。  

      ERPアプリケーションは、多くのタスクを実行しています。: 受注管理と処理、データ収集、企業の生産レベルでの計画、ビジネスプロセス管理全般と他のシステムとの連携。 インテリジェントERPのタイムリーなパフォーマンスは、多くの利点を提供しています. 

      ウィーn 汝らプロセスを高速化し、手作業やエラーを減らし、より迅速に移動する必要があります。 ステップ間でリアルタイムのデータを取得 特定の生産ラインや装置から、可能な限りソースに近い形で、OPC UAを介した機械データのERPシステムへの統合は革命的なものです。  

      構築済みの コネクタ - コネクタ OPC UAコネクタのように 各種ERPコネクタ. 

      そのほかにもこのような統合は、従業員がより進んで新しい技術を採用するように、上で説明したような文化の転換に役立ちます。 確実に ユーザーの採用は依然としてIIoTにおける大きな課題であり、ERP、CRM、MESなど、誰もが知っていて使用しているシステムを介してデータを提示することで、インダストリー4.0への移行を加速させることができます。  

      その他の構成要素 アイアイオーティー スマートファクトリーは、予測分析、機械学習です。 ブロックチェーンレポート封印と半自律的・自律的な意思決定を行うことができます。ndのアクション。これらのすべては、あなたのERPシステムの一部にすることができます。 複数のソースと膨大な量の文脈に基づく高速データを分析・活用して、材料の発注や出荷の決定を行います。 リアルタイムで。  

      うまくいけば、機械データをビジネス管理システムに統合するこの分析がお役に立てたのではないでしょうか。この分析についてのご意見や、インダストリー4.0、OPC UAコネクタ、スマートファクトリーで議論する必要のある他のトピックについてお聞かせください。 

      ネット上にはもっと情報があるのでしょうか?

      他のIIoTの話はブログでお読みください。

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