デジタルファクトリーが誰の手にも届くようになった理由

インダストリー 4.0 とデジタル ファクトリーに移行するためには、産業資産、人、および作業プロセスの橋渡しをする必要があります。そして、それらすべてをつなぐためには、強力なデータ収集、統合、およびネットワーキングが必要です。すべてのものが相互に接続され、相互運用可能でなければなりません。

ショップフロアとビジネスソフトウェアの世界は密接に結びついているはずですが、両者の間で統合ソリューションを開発することは、伝統的にコストが高いという問題がありました。

CB Digital Factoryは、柔軟で信頼性の高いソリューションを必要とする中小規模の製造業者が、魅力的で破格の価格設定でカスタム統合ソリューションを構築することを可能にします。

最後に職人さんに買ってもらったのはいつですか？

これらの熟練した工芸労働者は、これらの日の市場の低ボリュームと高コストの終わりをターゲットにしているだけですが、これは、人類の歴史のほとんどのために存在していた製造業の唯一のタイプでした。

18年末の技術開発^ばんざい 世紀は、人類が 蒸す 力が必要とされていました。これにより、製造業が手作業から機械生産へと移行し、作業者の生産性が飛躍的に向上しました。

19年末に向けて^ばんざい 世紀には、もう一つの変革の力が現れました。普及してきたのは でんき 工場での大量生産が可能になったことで 真の大量生産が可能になりました機械は24時間 休みなく働くことができました

20後半の^ばんざい 世紀には コンピューティング の時代となり、産業用ロボットが登場しました。これにより、反復的な生産プロセスの自動化と遠隔監視が可能になり、生産量が増加し、最も重要な生産品質も向上しました。これにより、機械は同じ作業を驚くほど正確に繰り返し行うことができるようになりました。これら3つの先行する技術革新に続いて、私たちは今、製造業の世界で新しい流行語となっている「インダストリー4.0」と呼ばれる、新たな産業革命を迎えようとしています。

インダストリー4.0について知り合いに聞いてみると、たくさんの用語が投げかけられます。スマートファクトリー、ビッグデータ、クラウド、AI、IIoT、サイバーフィジカルシステム、スマートセンサー、ブロックチェーンなどです。しかし、これらの技術は（私は氷山の一角に触れているだけですが）、インダストリー4.0を構成するものではなく、あくまでもイネーブラー、つまり目的を達成するための手段であると考えるべきです。

非常に広い意味でのインダストリー4.0とは、製造業（および関連産業）を、膨大な量のデータの生成と利用を活用して、産業資産、プロセス、システム、人が接続された環境に情報集約的に変換し、実用的な洞察を得ることを意味します。Industry 4.0 は、生産性、効率性、柔軟性、および生産へのよりダイナミックなアプローチを向上させたデジタル工場を約束します。これらすべてのデジタル工場の利点（および私が言及していない他の多くの利点）は、高いROIと将来の収益性の向上につながります。

しかし、それは一朝一夕に達成できる「何か」ではなく、企業は一度にすべての技術を導入しようと努力すべきではない。インテリジェントな製造業、スマート工場、またはコネクテッドインダストリーに移行するためには、まず、産業資産、人、作業プロセスなどの橋渡しをする必要があります。そして、それらすべてを橋渡しするためには、強力なデータ収集、統合、ネットワーキングが必要です。すべてのものが相互に接続され、相互運用可能でなければなりません。あらゆるソースからの情報は、統一された全体的なものでなければなりません。

今のところ、工場の自動化に関する概要を説明するために、インダストリー 4.0 から簡単に離れてみましょう。工場の現場では、ほとんどの機械は PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラ）によって制御されています。これらは、製造現場でしばしば見られる過酷な条件に耐えられるように頑丈に設計された産業用コンピュータであり、組立ライン、機械機能、またはロボット装置などの製造プロセスを制御するために使用されます。PLCは一般的に、電源、CPU、入出力モジュール、および通信モジュールで構成されています。PLCは、接続されているセンサやその他のフィールドデバイスからの入力を監視することで、工場の現場からデータを取得します。その後、CPUはユーザーが作成したプログラムロジックを実行し、接続されている機械やアクチュエータにデータやコマンドを出力します。

フィールドバスは、PLCや産業用コントローラとフィールドマウントされたセンサやアクチュエータ間の通信のために特別に設計された産業用ネットワークです。フィールドバスは、各センサとアクチュエータをコントローラのI/Oに接続するポイントツーポイント配線を置き換えるように設計されています。

産業用制御ネットワークは、互換性のレベルが異なる3つの異なる世代に分けることができます。

• 第一世代は伝統的なシリアルベースのフィールドバスプロトコルで構成されています。よく知られているシリアルベースのフィールドバスの例としては、Modbus RTU、PROFIBUS、CANがあります。
• 第2世代は、イーサネットベースのプロトコルで構成されています。イーサネットベースのプロトコルの例としては、MODBUS TCP、ETHERNET/IP、PROFINETがあります。
• 最新世代は無線通信技術を取り入れ始めている。

利用可能なプロトコルの多様な選択を持つことによって、あなたはあなたのニーズに最も適したものを選択することができます。あなたは、その低価格と低い複雑さのために特定のタスクのためのフィールドバスを選択するかもしれません。しかし、さまざまなタイプの 産業用通信プロトコルは、一般的に相互に互換性がありません。.これは、ネットワーク上のデバイスがすべて同じタイプの通信プロトコルを使用しなければならないことを意味します。

1995年には、ベンダーに依存しない業界団体である OPC財団 は、この課題に対処するためにOPC標準を発表しました。OPC標準は、フィールド機器とソフトウェアアプリケーション間の共通の通信方法を提供するために設計されました。

OPCサーバーソフトウェアは、PLCやフィールドデバイスとネイティブな通信プロトコルで通信し、そのメッセージをベンダーに依存しないOPC仕様で定義された標準化されたフォーマットに変換し、任意のOPCクライアントが読めるようにする。 OPCサーバーは、異なるデバイスのプロトコルを、データを必要とするあらゆるクライアントアプリケーションが理解できる共通言語に変換するソフトウェアアプリケーションとみなすことができます。

多くの工場では、異なるプロトコルを使用して、異なる製造装置を使用しています。ここにOPCの最大の強みがあります。独自のシステムやプロトコルが多い業界では、OPCは異種のシステムが通信するための標準的な方法として合意されています。OPCは、これらすべての異なるプロトコルを単一の通信ラインに変換し、安全でリモートアクセスが可能なものにします。

例えば、OPCクライアントアプリケーションが特定のPLCからの情報を必要としていたとします。OPCサーバーはModbusプロトコルを使用してPLCと通信します。この場合、OPCサーバーは、OPCサーバーが必要とするデータを含む特定のメモリアドレスをPLCに要求します。これはModbusプロトコルを使用して行われます。PLCは、Modbusを使用してOPCサーバーにすべての応答を提供します。このようにして、OPCサーバーはModbusを使用してPLCからデータを読み取ったり、PLCにデータを書き込んだりすることができます。次にOPCサーバーは、PLCから取得したデータを（Modbusを使用して）OPCの「フォーマット」に変換し、OPCクライアントアプリケーションにデータを送信します。どのOPCクライアントアプリケーションでも、PLCやそのオートメーションプロトコルについて何も知らなくても、OPCサーバーからデータを取得することができます。

現在、OPCといえば、OPC UA（Open Platform Communications United Architecture）のことを指します。このフレームワークは2008年にリリースされたもので、OPC Classicと機能的には同等でありながら、より多くの機能を備えているという点で、OPC Classicの成功をベースにしています。OPC UAは、データプロバイダと呼ばれるサーバーが情報モデルを公開し、データ消費者と呼ばれるクライアントがサーバーから公開された情報を消費するというサービス指向アーキテクチャを採用しており、複数の異なるプラットフォーム（Linux、Windows、Androidなど）で利用することができます。

OPC UA標準の開発では、最初から最高レベルの安全性が考慮されていました。OPCクラシックとは対照的に、OPC UAは「ファイアウォールフレンドリー」に開発されました。

OPC UAは、認証、署名、暗号化アクセスのための共通のITメカニズムを提供するだけではありません。追加のプロトコルは、いつでも実際のトランスポート層を拡張することができます。サーバーに接続するためのリクエストが受信されると、サーバーはリクエストを検証し、それを復号化し、証明書を検証する。認証または認可のための有効な要求が受信され、デコードされると、次のステップは、サーバがそのデバイスの接続を受け入れるべきか、そのユーザへのアクセスを許可すべきかを決定することである。

これは、OPC UAがEtherNet/IPやProfiNet、Modbus TCPよりも「優れている」と言っているわけではない。これらのプロトコルは、I/Oデータを機械上で移動させるために、トランスポート、機能性、簡便性の適切な組み合わせを提供し、ネットワーク化されたI/Oによる機械制御を可能にする。これらのプロトコルは、自動化階層の機械制御レベルでは非常に優れた技術です。しかし、現場からビジネスソフトウェアに情報を移すには、OPC UAが最適な選択です。OPC UAは、より多くのデータを提供するだけでなく、生産システム、保守システム、ITシステムに適切な種類の情報を提供することで、生産性を向上させ、品質を高め、コストを削減します。

インダストリー4.0の実規模実装が直面しているもう一つの大きな課題は、レガシーの壁です。これは、PLC を中心とした自動化装置の寿命が数十年と予想されるため、Industry 4.0 によってもたらされるような革新的な技術の出現は、既存の設備のレガシーに打撃を与えるという事実に起因している。それは明らかなように、ソフトウェアおよびハードウェアエンティティの近代化に関連する投資は深刻な障害となっています。

ほとんどの企業は、自動化システム全体の抜本的な近代化を拒否したり、単に稼働中のシステムを辞めるリスクを取ることができません。システム全体を変更する代わりに、情報管理の現代的な方法を実装するために使用されているハードウェアインフラストラクチャの機能を拡張する必要があります。ネットワーク化された運用のため、インダストリー4.0では、機械や設備にデータ共有の仕組みを提供しなければなりません。言い換えれば、接続性は、既存のインフラストラクチャのレガシーにとって重要な機能であり、したがって、インダストリー4.0に対応するための第一段階は、現在の機器にネットワーク接続性を追加することである。

OPC UAサーバーを使用することで、デバイスに組み込まれているか、スタンドアロンのソフトウェアとして使用されているかに関わらず、相互接続できるブランドやデバイスの数は、ほぼすべての産業分野で使用されているほとんどのハードウェアを含んでいます。シリアルフィールドバスを介して通信するPLCであっても、サーバーゲートウェイソフトウェアまたはゲートウェイデバイスを介してOPC UAサーバーに接続することができます。これは、多くの場合、企業が最小限の投資でインダストリー4.0への第一歩を踏み出すことができることを意味します。

先に述べたように、製造業はIndustry 4.0をフルに活用するために、生産プロセスのデータに簡単にアクセスする必要があります。産業用データを特定、分析、最適化する必要性に駆られて、多くのメーカーが機械学習、AI、ビッグデータの発見の力を活用するためにIIoTプラットフォームを検討している（またはすでに採用している）。

IIoTプラットフォームは、ハードウェア、ソフトウェアシステム、センサー、およびその他のデータポイントからのリアルタイムデータを集約して、通常は幅広いユーザーグループがアクセスできる集中環境を構築します。そのデータをオンプレミス、エッジ、クラウドのいずれかの集中システムに引き込むことで、システム、人、機械の間のギャップを埋めることができます。

もちろん、これには慎重な計画が必要であり、すべてのIIoTプラットフォームが同じというわけではありません。すべてのPLCをOPC UAサーバーに接続するだけでは十分ではありません。どのようなデータを取得したいのか、どのように接続してこのデータを使用したいのか、既存または新規のデバイスのコミッショニングとデコミッショニングにどのように対処するのかがわからなければ、あなたのIndustry 4.0プロジェクトは他のすべてのものと同じように終わってしまいます。

企業は、機械のデータを読み取り、会社全体でチェックできるダッシュボードに情報を表示するソフトウェアに何千、何千ドルもの投資をするように、口の達者な営業マンに説得されてしまいます。数ヶ月、1年か2年の間は、これはうまく機能します。しかし、その後、新しい機械を購入し、誰もこの新しいシステムに接続する方法を知らない。あるいは、ある部品の生産が中止され、生産ラインは別のニーズに対応するためにわずかに変更されます。あるいは、新しい製造ソフトウェアを購入しても、システムとの通信ができません。メンテナンスはおそらく助けになるでしょうが、彼らは他のことに追われていて、すべてを適切に再設定する時間がありません。IT部門も同じです。少しずつ、このソフトウェアは使用されなくなり、おそらく誰かがその存在を覚えていて、工場全体が再びそれを使用するようにするためにインターンにタスクを与えるまで、このままの状態が続くでしょう。そしてちょうどそのように、インダストリー4.0は忘れ去られてしまった。

企業内で最初のIIoTプラットフォームの将来性のあるアプリケーションをテストすることは、長い準備や多額の先行投資を必要としません。数年前、一握りの大手産業用ベンダーが汎用プラットフォームの構築を試みました。数億ドルを投じた後、それらは限定された「特別な」目的のシナリオのために劇的にスケールバックされたり、完全にシャットダウンされたりしました。彼らにチャンスはありませんでした。結局のところ、同じ業界の競合他社であっても、まったく異なる要件、制約、および目標を持つことがあります。これらすべてのものを業界を超えて提供しようとしていることを想像してみてください。

設備管理者、設備メーカー、サービス事業者のそれぞれが、独自の製品やサービスを提供し、自社の内部プロセスを最適化し、防御力があり、競合他社との差別化が可能な新しいビジネスモデルを推進することを具体的に目指していることを忘れてはいけません。他の人と同じ能力や限界に囚われていたら、どうやって勝つことができるのでしょうか？あなたは、より速い馬を探すことにします。私は、あなたがより速い馬を探すのをやめる必要があると言います。飛車を作る時が来たんだ

これらはConnecting Softwareで解決しようとしている問題です。私たちの世界は、システムやアプリケーションが一つの普遍的な言語で通信できる場所です。データは、その起源や目的地、形態や目的に関係なく、いつでも利用できる世界です。この世界では、相互運用性は単なる流行語ではなく、統一された日常の現実です。私たちは、開発者があらゆるソースのデータをシームレスに統合し、エンドユーザーに究極の洞察力を提供できるような世界を構築することを目指しています。

そしてこれこそが、私たちがパワフルなソフトウェア・インテグレーション・プラットフォームであるConnect Bridgeで実現したことなのです。Connect Bridgeと、最も一般的で広く普及している業界およびビジネスアプリケーションへの400以上のコネクティビティを使用することで、開発者は、ドキュメントを覚える必要なく、APIを介してさまざまなビジネスソフトウェアに安全に接続することができます。このアーキテクチャでは、開発者なら誰でも知っているプログラミング言語であるSQL（Structured Query Language）の構文を使った通信が可能です。Connect Bridgeは、SQL構文を適切なAPIコールに変換することで、ターゲット・システムの整合性を確保しつつ、アプリケーションとターゲット・システム間の通信を容易にするコネクタを提供しています。

そして、これを産業界にまで拡張するために、私たちは「機械語」を話すことができるコネクターを開発することにしました。私たちはOPC UAアーキテクチャを学び、それをSQLにマッピングしました。

現在、OPC UA コネクタは OPC UA クライアントとして動作します。これは、OPC UA サーバーのアドレスと正しいパーミッションを与えられた場合、ユーザーがOPC UA サーバーからデータにアクセスできることを意味します。接続が確立された後、サーバーが公開するデータはSQLを使用して対話することができます。企業のために働いている開発者は、企業のショップフロアのデータを使用しているビジネスソフトウェアに簡単に統合することができ、特定のニーズに対応したカスタムメイドのソリューションを作成することができます。

私たちのビジョン CB Digital Factory これは、本格的で高度にカスタマイズ可能なIIoTプラットフォームに変えることで、ショップフロア、MES、ERP、および貴社が使用する他のビジネスソフトウェア間のシームレスな統合を提供する準備ができています。

CB Digital Factory は、企業が非常に手頃な価格で店頭のデジタル化の第一歩を踏み出すことを可能にします。インダストリー4.0は、もはや専用のIT部門を持つ大企業の手の届くところにあるだけでなく、時にはワンマンショーのようなIT部門を持つ中小企業にも開放されています。

自分の中でどのように機能するのかを確認するために、どのソフトやマシンを統合したいかを考えて、自分に合ったものをお願いします。 フリーデモ.

ペドロ・ノローニャ
Connecting SoftwareでのIIoTプロダクトマネージャー

著者。

私は機械工学の修士号を取得し、自動車業界でコンサルタントやプロジェクトマネージャーとして働いた後、ITやインダストリー4.0に注力しました。

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