次世代の
オートメーション

現在起こっている革命は産業用モノのインターネット（IIoT）、ロボット工学、拡張現実そして人工知能などの進歩によって支えられている製造業界のデジタル化です。 これらの次世代テクノロジーは生産性と安全性の向上、ダウンタイムの削減とエネルギー効率の向上に役立ちます。 これらのツールが産業環境に利用された場合の役割と現在および将来のビジネスにどのように役立つかについて説明しましょう。

産業用のモノのインターネット

IIoTは製造環境において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、およびコンピューターによって形成されています。これにより無駄と非効率の削減ができます。マシンツーマシンの通信（M2M）とセンサーがIIoTが活躍でき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て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なども改善できます。産業革命4.0はスマートマニュファクチャリングの心臓部であり大量のデータをクラウドに保存して処理することができます。これにより製造業者は現場にいても現場から離れた所にいても生産を停止することなく完璧な精度で設備の監視、保守、調整できるようになります。これはオープンソースのデバイスとソフトウェアによって支援されており、コンピュータプログラミングを使用する事で生産プロセスの制御と柔軟性を向上させます。これはソフトウェアに誰にでも検査、変更および拡張できるソースコードが備わっているからなのです。このコードでプログラマーはプログラムやアプリケーションの動作を操作または変更する事ができます。IIoTは色々な形で産業環境を変化させておりその影響力は今後も増える一方なのです。

発展し続けるロボット工学

ロボットは人間の関与なしに危険な作業または反復的作業を行なうために益々その利用が増えています。特に驚くには値しませんが、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であろうと予測しています。IIoTでロボット本体のハードウェアをよりスマートに、より速く、より繊細な動きをさせることができます。センサーと組み合わせることで、例えば、移動ロボットは、作業者がそのエリアにいる事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事を可能にすることができます。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。ロボットには基本的なアーム型ロボットから自律運転車搭載機型ロボットまでの広範囲に渡るロボットがあります。それらのロボットの利用は食品業界や飲料業界、医薬品業界、航空宇宙業界や建設業界など世界の主要な製造業の一部では既に当り前の物となっています。ロボットによる自動化は人間の能力を遥かに超えるレベルの精度と生産性を可能にします。更に新世代のロボットはプログラミングがはるかに簡単であるだけでなく音声や画像など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用の拡張現実（AR）の価値感が見直されつつあります。新しいツールを利用する事によって企業は仮想世界でシナリオの作成およびそのテストができます。つまり製品を造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と接続してセンサーデータとやり取り出来るようにする事によって製造業界を再活性化させる事が出来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、中断の無い生産プロセスの継続を可能にする事により効率的な運用を生み出すことを目的としています。これは仮想現実を現実世界に被せる事が出来るARメガネの着用で可能となります。これにより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。また更には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てライブビデオ、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更なる進化を遂げていく事は間違いありません。

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ばかりではなくそれらの異常を検出し、経験から学び、人間が行なうような作業を行う事も出来るのです。そして機械学習はAIの本領ではないのですが統計的手法を使用してコンピュータがデータから「学習」できる機能を与える事もできるのです。機械による学習は膨大な量のデータをリアルタイムで分析して実用的な改善を素早く行う事が出来るためその作業スピードは人間よりはるかに速く、エラーを回避することにより生産のスピードアップとコスト削減を可能にします。AIと機械学習により製造業者はその生産能力が拡大でき、更には機械、スタッフ、サプライヤーの可能な限り最高の組み合わせを最適化できます。この技術はコボットでも使用できるためロボットがただ単に人間と一緒に安全に作業できるだけではなく新しいタスク用に簡単に再プログラミングする事もできます。これは、個々のアクションを広範囲にプログラミングする従来型の産業用ロボットとは全く異なります。 最大のメリットの1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させる事によってマシンは自身の精度とパフォーマンスを監視して万が一メンテナンスが必要な場合には信号を送って高額になりがちなダウンタイムを回避する事もできます。AIと機械学習を併用する事で倉庫保管、輸送、顧客フィードバック、生産やパッケージング等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。

どのような未来が待っているのか

この地域の製造業者の半数が2022年までにスマートファクトリーを所有すると予想されているので産業オートメーションの状況が大変化を遂げる事は明らかです。

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（図1）。

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

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（図3）。

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。