次世代の オートメーション

IIoT

IIoTは、製造環境でデータを収集・分析するために、相互接続されたデバイス、センサー、コンピューターで構成されています。これにより、無駄と非効率を削減できます。マシンツーマシン（M2M）通信とセンサーが、IIoTの活躍する環境を作り出します。企業はすでにIIoTと自動化を使って生産設備の内部環境を監視し、エネルギー使用を最小限に抑え、製造コストを削減しています。スマートヘルメットなどのデバイスを使って製造機器と通信することで、安全性と労働環境も改善できます。

発展し続けるロボット工学

ロボットは、危険な作業や反復的な作業を人間の関与なしに行うため、ますます利用が増えています。国際ロボット連盟（IFR）によると、2020年までに170万台を超える新しい産業用ロボットが世界中の工場に設置されると予測されています。IIoTにより、ロボットのハードウェアはよりスマートに、速く、繊細な動きが可能になります。センサーと組み合わせることで、移動ロボットは作業者を感知し、生産動作を減速または停止して作業者がインプット作業を行うことができます。コボットと呼ばれるこのタイプのロボットは、人間と協調してよりインテリジェントに働きます。ロボットの利用は、食品業界、飲料業界、医薬品業界、航空宇宙業界、建設業界などで既に一般的です。ロボットによる自動化は、人間の能力を超える精度と生産性を可能にします。新世代のロボットは、プログラミングが簡単で、音声や画像の認識機能を備えており、より使いやすくなっています。

実生活における拡張現実

インダストリー4.0とインテリジェントマニュファクチャリングでは、産業用アプリケーション向けの拡張現実（AR）の価値が見直されています。新しいツールを利用することで、企業は仮想世界でシナリオを作成し、テストできます。つまり、製品を作る前に設計プロセスと組立ラインのシミュレーションができるのです。ARは、労働者と設備機器を接続し、センサーデータとやり取りすることで、製造業界を再活性化させる可能性があります。この技術は、生産時のダウンタイムの削減、問題点の迅速な見える化、中断のない生産プロセスの継続を可能にし、効率的な運用を生み出します。ARメガネを着用することで、エンジニアはボルト、ケーブル、部品番号や特定のコンポーネントの組み立て方法の説明を見ることができます。さらに、AR対応のモバイルアプリを使用してQRコードをスキャンし、ライブビデオ、グラフィックス、画像を表示したり、機械を修理したりすることもできます。多くのメーカーが、拡張現実が産業環境に提供できるメリットを探求し始めています。この傾向は、ARハードウェアとソフトウェアが向上するにつれてさらに進化するでしょう。

人工知能とマシンラーニング

人工知能（AI）システムは、機械の状態や生産性に関する情報を伝えるだけでなく、異常を検出し、経験から学び、人間のような作業を行うことができます。機械学習は、統計的手法を使用してコンピュータがデータから「学習」できる機能を提供します。機械学習は、膨大な量のデータをリアルタイムで分析し、実用的な改善を迅速に行うため、人間よりも速く作業し、エラーを回避することで生産スピードを上げ、コストを削減します。AIと機械学習により、製造業者は生産能力を拡大し、機械、スタッフ、サプライヤーの最適な組み合わせを見つけることができます。この技術はコボットにも使用でき、ロボットが人間と安全に作業するだけでなく、新しいタスクに簡単に再プログラムすることもできます。最大のメリットの一つは、予測メンテナンスによるアップタイムの向上と生産性の向上です。AIを産業用ロボット技術と統合することで、マシンは自身の精度とパフォーマンスを監視し、メンテナンスが必要な場合に信号を送って高額なダウンタイムを回避することができます。AIと機械学習を併用することで、倉庫保管、輸送、顧客フィードバック、生産やパッケージングなど、サプライチェーンのすべての領域でパフォーマンスを向上させることができます。

当社はよりデータ主動型の顧客のニーズに対応するために企業がその構造を進化させる方法を研究してきました。 すでにデジタルプラットフォーム上に存在するものでさえデータ収集を統合し、より広い運用が出来るようにして、より大きな進歩を遂げることができるのです。

産業用モノのインターネット（IIoT）とインダストリー4.0の登場により多くの企業がデジタル化へと舵をきりましたが、これはデータ主導のインフラストラクチャが持つメリットをますます多くのバーチカル（垂直）セクターが取り入れ始めて来たからです。相手先ブランド供給業者（OEM）は接続性とデータ機能の向上を推進しているかまたはエンドユーザーがそれを要求し始めました。 どちらの場合もバリューチェーンとサプライチェーン全体にわたる接続性がこの第４次産業革命を支えているのです。

より多くのデータにアクセスできるためプラントの所有者、ラインの監督者や機械のオペレーターは、自分たちの操作についてより深い洞察を得ることができます。 これにより最終的により多くの情報に基づいたリアルタイムの意思決定が行なえ生産プロセスを微調整できるようになるのです。 そしてこのデータを履歴分析して傾向を特定し短期的にはより企業内における多くの部署間でこれらを共有して今後の予測、メンテおよびロジスティクスに役立てることができるのです。 究極の目的は遥かに優れた俊敏性を持って変化する市場の要求に機械を適応させる柔軟性およびに他の業務を積極的に向上させる事です。

特定の領域だけをカバーする構造でなくデータ対応構造の可能性を認識した企業が有りました。その企業とはShanghai SIASUN Robot and Automation　 Co.、Ltd（上海サイスンロボットアンドオートメーション社）です。ほんの一例を挙げればスポット溶接、アーク溶接、取り扱い、組み立て、接着、スプレー、キャスティング等を含むさまざまな作業をこなす産業用ロボットのサプライヤーです。同社は単に優れた接続性を提供するだけでなくロボットソリューションの効率と俊敏性を向上させることをその使命としています。

2000年に設立された同社は今では中国最大のロボットメーカーの1つに成長しました。独自の研究開発部門を持ち食品からパッケージング、更には自動車やトラックに至るまでさまざまなセグメントに渡る多くの産業用アプリケーションのニーズに対応するように設計されたロボットを製造しています。

柔軟性と接続性に対する顧客の要望を支えているのはロボットアプリケーションに要求される精度と再現性の提供だけではなく実稼働環境の内外に於いてより広いシステムで全ての重要な接続を可能にする高度な自動化およびモーションソリューションの導入です。アプリケーション用のブラックボックスコントローラーはもう時代遅れです。今日においての顧客は生産ラインサイドだけでは無くより広範な企業全体においてもプラグアンドプレイ（電源を入れるだけ）の機能を搭載したネットワーク上で稼働する何時でも何所でも手に入るハードウェアに基づくオープンで拡張可能なシステムを求めています。

SiasunはSchneider ElectricのPacDrive 3モーションコントロールプラットフォームを選びました。PacDrive3はそのモーションに力を置いたマシン向けの完全な自動化ソリューションで単一ハードウェアプラットフォームPLC、モーションそしてロボット制御機能を統合出来る事が実証済みのロジックモーションテクノロジーに基づいています。 その集中型構造で多軸サーボ駆動ソリューションを広範囲に制御できます。 ロボット加えて精度も再現性も同様に重要なパッケージングやマテリアルハンドリングにも使えるます。

各ロボットには、3つまたは4つのLexium 52サーボアンプとモーターがあり、PacDrive 3ソリューションと連携して動作し、SercosおよびOPC UAを介して通信し、Schsunider ElectricのEcoStruxure Machine Expertプログラムで実行されたプログラミングでSiasunは驚くほど短いタイムスケールで完全なプログラミングを完了しました。 PacDrive 3によって導入されたオープンテクノロジーは国際標準を活用、結果として複雑さを軽減し、設計、テスト、設置、試運転、起動、運用やメンテを大幅バックアップします。

PacDrive 3を使用することでSiasunはパラレルロボットのパフォーマンスを向上させ効率が最大30％も向上しました。 これによりSiasunにとって販売メッセージの強化となったばかりで無く最終的には最終顧客にも大きな節約がもたらされました。 電子機器製造、医薬品製造ライン、食品パッケージングですでに成功裏に展開されているSiasunはシュナイダーエレクトリックのスマート製造ソリューションをさらに実装して競争力をさらに高め輸出の機会を拡大する意欲を燃やしています。

EcoStruxureは電力、IT、建物、機械、プラント、グリッドを含む複数の産業領域に渡ってイノベーションと情報を提供するように設計されたシュナイダーエレクトリックの単一のオープンなIoT対応のプラグアンドプレイ構造品です。 この幅広い接続性の最終的な目的は安全性、信頼性、運用効率およびに持続可能性の強化価値の提供です。現にこのEcoStruxure Machineベースのアプリケーションは40%速いマシン統合と50％のメンテ時間の節約と30％の市場投入時間の短縮とそして資源の使用の改善を実証しました。

EcoStruxure Machineはクラウドテクノロジーを利用して製品の接続性とエッジコントロールのための主要なテクノロジーを使い分析とデジタルサービスを提供します。PacDrive3ソリューションは発展性を持っており、遥かに大きな製品の一部というポジショニングに位置します。 中央データ接続を提供するModicon PLCとPACにより幅広い補完的な製品の利用が可能となり、これらすべてがIIoTミックスにデータを追加する事で前述の意思決定プロセスを強化できます。これらにはシュナイダーエレクトリックのMagelis STOコンパクトHMI、そして Altivar低電圧ACマシンドライブ、Lexiumサーボドライブとモーター、そしてTeSysモーター回路遮断器、接触器、逆転接触器、およびに密閉型モータースターターが含まれています。

当社はお客様のスマート製造への第一歩を踏み出す一助となる手段を提供することをお約束します。 コンセプトは気が遠くなるように聞こえるかも知れませんがハードウェアとウィザードベースのプログラミングのプラグアンドプレイの特徴で皆様の工場の進化は耳で聞いているよりも遥かに簡単な行程です。シュナイダーエレクトリックのすべての製品は、他の多くの製品と同様にRSから入手できます。そしてオープンスタンダードが業界を牽引しているので今日のようにデータを大量に消費する経済構造に対処出来るだけでなく将来に向けた接続性が高くシームレスなデータのやり取りを中央で管理する反復製造の基盤構築の助けになる事でしょう。

産業用モノのインターネット

フィールドレベルからオフィスアプリケーションへのシームレスなイーサネットベースのデータ交換はインダストリー4.0が将来のマシンネットワークで直面している最も大きな課題の1つです。フェニックスコンタクトは通信スペシャリストとして包括的である上に扱いやすく安全な将来に備えた適切なソリューションをお届けします。人であろうと機械であろうと確かなことが一つあります。それはコミュニケーション無しでは何も機能しないと言う事です。しかし実際には参加者はお互いを理解していないかもしくは正しく理解していないというような事がよくあります。その理由は多くの参加者が一度に話したり、異なる言語を使って話したり、または自分自身を表現するのに複雑な方法を使うなどがあります。実際に誤解は簡単にエラーを引き起こし予期せぬ結果を招く可能性があります。したがって統一された言語と規制されたコミュニケーションはすべての参加者間においてトラブルのない情報交換のための基本的な前提条件です。これはマシンやシステムでのデータ交換についても同様なのです。過去においてはイーサネット対応コンポーネントの数は比較的限られていましたユニバーサルイーサネット通信のおかげでその数は増え続けています。その結果ネットワーク上における不要なデータトラフィックのリスクも増加してしまいました。接続されている不正なデバイスまたは誤って確立されてしまったループは製造プロセスを妨害する可能性があります。ユーザーがPROFINETやEtherNet / P™などのような特別なプロトコルを更に必要とする場合、使用されるデバイスは信頼できるデータ交換を保護するための特別な要件を満たさなければなりません。クラウドベースのソリューション、ITセキュリティ、スマートデバイスの使用、または安全なリモートメンテナンスの可能性などのテクノロジーのトレンドもネットワーク通信に影響します。この事は機械メーカーにとって新しいテクノロジーによって補完可能な大規模なネットワークを常に計画、保守する必要があると言う事を意味します。そしてそれらは全てべ自社の従業員およびに顧客の従業員の両方にとって扱いやすい状態を確保する必要がでてきます。

統一されたオペレーション理念

これらの要求を満たすためにマシンネットワークではコンポーネントを接続してデータ伝送を制御するスイッチに加えて新しいデバイスタイプが使われています。例えばモバイルエンドデバイスやトランスポートシステムをオートメーションネットワークに接続するにはワイヤレスモジュールが使われます。マシンを生産ネットワークに安全に統合するためにセキュリティコンポーネントの使用が増えています。暗号化されて安全なのでマシンへのリモートアクセスも可能となります。機械製造において国際競争のプレッシャー高く、扱いやすいデバイスに対する顧客からの要求を満たすために必要なすべてのネットワークコンポーネントを単一製造業者から調達する事は理にかなっているのです。そうする事により統一された運用哲学が可能となり且つ価格交渉の余地も生まれます。したがって、FL Switch 2000、FL WLAN 1100、FL mGuardおよびTCクラウドクライアント製品ファミリーを備えた通信スペシャリストのフェニックスコンタクトが最新のマシンネットワークの特別な要件に最適なソリューションを提供する事が可能となるのです。

診断可能な高可用ネットワーク

過去においては管理対象外のスイッチは通常マシン構築ネットワークの参加者間のインターフェースとして使われていました。低価格で簡単な起動が可能という事もその理由でしたが、これらのデバイスは絶えず増加するネットワーク参加者の通信ニーズから生じる要求を満たすことができません。例えば管理されていないスイッチにはネットワーク診断やデータ負荷の軽減のメカニズムがありません。従ってこれらは最新のマシンネットワークに於いては限られた範囲でしか使用できないのです。それに比べてインテリジェントスイッチにはこれらの機能が確実に搭載されています。最適一致機能で使い易さの非管理デバイスの利点と管理スイッチの強力な機能の両面を備えています。フェニックスコンタクトの新しいFL Switch 2000製品ファミリは更にループ抑制の冗長メカニズムとPROFINETおよびにEtherNet / IP™伝送規格の基本機能をサポートします。革新的な非管理モードはユーザーフレンドリーな操作を保証します。ネットワークを安定させるための管理機能が舞台裏でアクティブになっている間でもデバイスを非管理対象スイッチとして操作可能です。FL Switch　 2100モデルはギガビット通信用のマシンネットワークをセットアップする事もできます。

信頼できるワイヤレス技術

モバイルデバイスとドライバーなしのトランスポートシステムをマシンネットワークに統合する傾向により、例えばWLANを使用したワイヤレスデータ通信のようなものが重要になってきています。データが確実に受信者に送信されるようにする為にはWLAN信号を送信するアクセスポイントを夫々のマシンに組み込む事が必要です。通常アクセスポイントはコントロールキャビネット内に設置され少なくとも2本のアンテナがマシンに取り付けられます。 フェニックスコンタクトは、FL WLAN 1100製品ファミリを使ってマシンおよびシステムにおいての完全なWLAN受信のための簡単なソリューションを構築しました（図2）。 ワイヤレスモジュールは、アクセスポイントとアンテナを1つのデバイスに組み合わせただけでは無く機械や制御盤や移動車両に直接取り付ける事もできます。一つ穴で簡単に取り付ける事が出来あとからの取り付けも簡単でス。アクセスポイントに統合された二つのアンテナは全ての一般的なWLAN規格（IEC 802.11a / b / g / n）と周波数（2.4 GHzおよび5 GHz）、およびMIMOアンテナ技術（複数入力複数出力）をサポートします。 これにより、高速で信頼性の高いデータ伝送が保証されます。

安全なリモートアクセス

マシンを生産ネットワークに接続する、クラウドベースのソリューションに統合する、またはマシンメーカーによるリモートメンテナンス等はアプリケーションに関係なく安全に暗号化された通信がとても重要です。TCクラウドクライアントとFL mGuard製品ファミリーのリモートメンテナンスモジュールによりサービス担当者がインターネット経由でリモートでマシンとシステムに接続できるのです。この接続は必要に応じて事業者のネットワークまたはグローバル4G LTEモバイルネットワークを介して確立されます。

mGuardセキュアクラウドを使用するとIPsecセキュリティプロトコルによる暗号化を使用してスケーラブルなVPNインフラをセットアップできます。これにより交換される全てのデータの機密性、信頼性、完全性が保護されます。マシンと生産ネットワーク間の安全な接続のためにFL mGuardセキュリティ機器は更にマシンネットワークを不正アクセスから保護する広範なファイアウォール機能を提供します。

簡単な設定

多くの機械メーカーは可能な限り簡単にセットアップ出来るデバイスのネットワークでの使用を好みます。より複雑なコンポーネントの構成に伴う追加の時間とコストを回避するためにマシンビルダーは堅牢で診断可能なネットワークの利点を失わない事を意識して決定を下します。上記で述べたようにプラグアンドプレイ機能を備えたアンマネージドスイッチが頻繁に使用されます。これらは単に電源とネットワークに接続するだけで設定を行う必要はありません。管理機能を備えたコンポーネントにおいても設定の労力を最小限に抑え且つその多くの利点を失うこと無き用にと新しいPhoenix Contactデバイスは機械製造アプリケーション向けに最適化されており設定も簡単です。ブラウザでのWebベースの管理やSNMP（Simple Network Management Protocol）などの通常提供される構成オプションに加えて2000製品ファミリーのスイッチとTC Cloud ClientにはSDカードが装備されています。カードを使用すれば作成した設定は何度でも必要なだけ複製できます。万が一ユーザーが欠陥のあるコンポーネントを交換する必要がある場合も交換用デバイスにおいて初期設定に関わる大規模な作業を繰り返す必要はありません。FL WLAN 1100およびFL Switch 2000製品ファミリのワイヤレスモジュールはコマンドラインインターフェイス（CLI）を使用して設定オプションをも提供します。

透明性の高いネットワーク管理

益々大規模になって行く自動化ネットワーク–この傾向によりネットワークを管理するマシンビルダーの能力向上の必要性も益々高まって来ています。そして彼らは消費する時間の長さやその結果としてのコストの高さに対して不満を述べています。したがって、多くの企業がネットワーク管理を簡素化するソリューションを模索しています。フェニックスコンタクトはFL Network Managerを使えばスイッチの管理に必要なすべての重要な機能もWLANおよびセキュリティコンポーネントを含む新しいソフトウェアツールだけの提供に留まらずライブ操作中の初期デバイス設定や監視機能からユーザーフレンドリーな設定やファームウェア管理までも提供いたします。過去においては個々のデバイス毎にファームウェアの更新を実行する必要がありましたがもうそれらは不要です。FL Network Managerを使用する事で全てのコンポーネントを同時に更新できます。ネットワーク内のデバイス設定も簡単です。 すべての設定ファイルは一つのステップで現地保存が出来、必要に応じて（交換用）デバイスにロードできます。統合されたBootP / DHCPおよびTFTPサーバー機能により何種類かの異なるツールを使用してのデバイスパラメーターの設定をする必要もなくなります。 FL Network Managerはオートメーションネットワークの全ての重要な管理機能を透明性の高い一つのツールに統合されているのです。