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ブログ: 機械と工場データをアクセス可能に

「デジタル・サービスを搭載した機械とシステムを最大限利用するには、機械およびプロセス・データに現場レベルでアクセスできることが非常に重要です。ヒルシャーの包括的なIoTエコシステムは、この極めて重要な課題に対処します」と、ヒルシャーの産業用IoT生産管理部長であるUwe Schnepfは、デジタル・ファクトリー・ジャーナルの編集長とのインタビューで説明しています。

テキスト: Ronald Heinze

機械とシステムのヨーロッパのメーカーは、非常に大きなプレッシャーの下で深刻な課題を解決しています。熟練した労働者の不足によりイノベーションとサービスの可能性を活用する能力は制限される一方で、アジアからの強力な競争相手から販売と市場シェアに対して圧力がかかっています。これらの課題を考慮して、各メーカーは、生産効率の向上、顧客サービスの改善、インテリジェントな製品の開発、およびデータ駆動型ビジネス・モデルの確立のために、機械とシステムを相互接続する計画を進めています。

デジタル・サービスを実装するために、機械メーカーは、機械およびプロセス・データにアクセスする必要があります。また、生産管理システムとは無関係に、収集データの構成および分析や、メンテナンス目的のために使用できる特別なソフトウェア・ツールも必要です。U. Schnepfは、エッジ管理の重要性を強調しています。これには、エッジ・ゲートウェイ、フィールドバスまたは産業用イーサネットを介したその業務レベルへの統合、エッジ・ゲートウェイの管理と運用、およびそれらで実行されるソフトウェアと特定のビジネス・アプリケーションが含まれます。

オープンでスケーラブルなIoTエコシステム

ヒルシャーは、機械とシステムのネットワークを利用可能にして、オープンでスケーラブルな一元管理のエッジ管理プラットフォームに基づいてモジュール式のソリューションを提供します。これらのスケーラブルなIoTエコシステムには、広範囲に及ぶエッジ・ゲートウェイ、セントラル・デバイスおよびフリート管理に加え、プライベートとブリックのクラウド・インフラストラクチャを介したアプリケーション管理が含まれます。ユーザーは、コンテナベースのアプリケーションを使用して製造現場やクラウドに接続することも、システムで独自のアプリケーション固有のコンテナを使用することもできます。たとえば、ユーザーはnetFIELD PROFINETタップ・アプリおよびEtherCATタップ・アプリを使用して、それらのネットワークのコントローラを変更することなく、PROFINETまたはEtherCATのデータ・トラフィックを純粋にパッシブに読み取ることができます。「ソリューションはすでに最も重要な通信システムで使用可能になっており、その他についても後に続く予定です」と、ヒルシャーのマネージャが付け加えています。

U. Schnepfは、ヒルシャーが実際にオートメーション用のチップとモジュールを製造および販売していると強調しています。「過去7年間にわたり、当社ではエッジ・コンピューティングに重点を置き、それを産業用通信の専門知識と結合して、新しいデータ駆動型サービスおよびビジネス・モデルの基礎を築いてきました」と、U. Schnepfは述べています。また、ヒルシャーはお客様に包括的なIoTエコシステムを提供していると付け加えています。この業界で実証されたプラットフォームは、お客様のニーズに合わせて拡張でき、大規模な投資は必要ありません。ユーザーは通常、単一のゲートウェイとテスト用の無料のnetFIELDアカウントから開始します。

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「機械のデータを分析および処理することは、ますます複雑になっています」と、IoTエキスパートが続けます。彼は、単にデータを収集するだけでは十分でなくなったと確信しています。現在、エッジでのデータの前処理が非常に重要になっています。エッジ・ゲートウェイがそのソリューションです。これは、機械で直接データを収集して前処理することができます。堅牢でセキュアなLinuxオペレーティング・システムが搭載されたこれらのエッジ・デバイスは、通常のゲートウェイより高性能です。たとえば、ユーザー・インターフェースやアプリへのリモート・アクセスに加え、構成、試運転、診断、および他のIoTアプリケーション用の機械データの収集と分析が可能になります。これにより、ますます足りなくなっている熟練したオペレータを必要とせずに、機械とシステムを運用することができます。

専門的なエッジ管理

現代の産業環境では、エッジ管理がますます重要になっています。機械および生産システムで使用される多数のエッジ・ゲートウェイとそのソフトウェアは、一元管理する必要があります。デバイスとそのオペレーティング・システムだけでなく、オペレータの独自のアプリケーションも継続的に更新して、最新のセキュリティ標準に常に準拠する必要があります。ヒルシャーのnetfield.ioプラットフォームは、Azure IoTに基づいていますが、他のクラウド・プラットフォーム(直接ユーザーのネットワークなど)と組み合わせて運用することも可能で、セントラル・ハブとして動作します。「このサービスによって、ユーザーは世界中のどこからでもフィールドバス・デバイスとアプリケーションを簡単にリモート管理できます」と、U. Schnepfは説明しており、netFIELDはもちろんインターネットを介したクラウド・ソリューションの実装に使用できますが、ローカル実装もnetFIELDで実現できることを強調しています。

デバイスがエッジ管理プラットフォームのnetfield.ioと通信するには、オペレーティング・システムも必要です。堅牢なLinuxに基づくヒルシャーのnetFIELD OSが提供されています。このオペレーティング・システムも、近日中にサードパーティ・デバイスに開放されます。これにより、ユーザーは、各自のプラットフォームで運用するハードウェアを柔軟に選択できます。初期開発ステップが独自のデバイスですでに行われている場合、不安に思う必要はなく、コストはnetFIELD.ioへの切り替え時に削減されます。「もちろん、当社のソリューションのユーザー・ベースがさらに拡大することを希望しています」と、U. Schnepfは述べています。

 

A structural graphic of the different components of Hilscher's netFIELD solution.

たとえば、エッジ・デバイスのリモート管理および監視や、更新のセントラル・ロールアウトは、ユーザー・アカウントを介してコンテナ化されたソフトウェアを通じて可能になります。エッジ・ゲートウェイの数が増加するにつれ、これはかなり速く複雑化する可能性があります。専門的なエッジ管理システムによって、ユーザーは、ソフトウェアと構成を一元管理することで、ゲートウェイとそれらで実行されているソフトウェアを追跡できます。「これはフリート管理と呼ばれます」と、ヒルシャーのマネージャが付け加えています。「これは、パブリック・クラウドだけでなく、お客様のオンプレミスでサーバ・ソリューションとして実装することもできます。ファームウェアの更新やソフトウェアのロールアウトは、静的または動的に定義できる特定のデバイス・グループ専用に実行できます。」

機械と製造工場のデジタル・デバイス

ヒルシャーは、そのゲートウェイとnetFIELDクラウドによって、機械をよりスマートに、より効率的にすることを目指しており、そうするために必要な完全なインフラストラクチャを提供しています。「当社では、当社より独自データを理解することに優れているお客様にデータの分析を委ねています」と、U. Schnepfは付け加えています。この良い例が、包装機械メーカーのMULTIVAC社で、この会社は現在ロールアウトされ、世界中のヒルシャーのゲートウェイ上で稼働しているデジタル・ツールを開発しました。これにより、透過的プロセスとリアルタイム・データが使用可能になり、MULTIVAC社のシステムの効率化に大いに役立っています。

リモート・アクセスは試運転時にも利点をもたらします。「コロナ・パンデミックの際に、仮想試運転が価値あるものであることがわかりました」と、U. Schnepfは述べています。当時は、機械は配送できるものの、試運転することができず、オンサイト・アクセスが不可能であるか、熟練した労働者がいないために請求できないことがよくありました。多くの機械メーカーがSoftware-as-a-Service(SaaS)の提供も検討しています。「デジタル・サービスは、機械運用の最適化に役立ちます。これは熟練した労働者が不足している場合には特に重要です」と、マネージャが付け加えています。

U. Schnepfによれば、別のヒルシャーのお客様で溶射技術のリーディング・プロバイダは、機械に対するアドオン製品としてその顧客にスマート・サービスを提供しています。これにより、顧客の効率性が高まり、スループットが増大し、持続可能性と透明性の向上に貢献しています。このソリューションは、IIoTインフラストラクチャのnetFIELDを基盤としています。「当社のエッジ・ゲートウェイは、工場出荷時にすべての機械にインストールされており、必要に応じてアクティブ化されます」と、U. Schnepfは述べています。
機械メーカーに加え、ヒルシャーも、異なる機械からのデータを結合して工場をより効率的に運用するために、プラント・オペレータにそのサービスを提供しています。「これは、改良されたより古いシステムにも適用されます」と、IoT生産管理部長が付け加えています。IoTソリューションは、たとえば人工知能を機械に組み込む方法を模索しているソフトウェア・メーカーにとっても興味深いものです。

 

主要な包装機械メーカーのMULTIVAC社で稼働中のnetFIELD
A man with beard, dark hair and glasses in a grey suit with a white shirt.

ネットワークに接続された機械は、常にオフラインの機械よりも多くの利点を顧客に与える必要があります。ヒルシャーのnetFIELD技術のおかげで、顧客のニーズに直接対応し、同時に顧客ロイヤルティを向上させる非常に効率のよいスマートサービスを提供することができています。

Marius Grathwohl博士

デジタル・プロダクツ&トランスフォーメーション担当バイスプレジデント

MULTIVAC社

気候変動の時代において、食品やその他の製品を、より資源に優しい方法で加工するにはどうすれば良いのでしょうか。MULTIVAC社の答えは、研究、開発、最新の生産に投資することです。

2010年から2020年にかけて、MULTIVACグループは445件の特許出願を行い、これらの特許は自動加工ラインの中で、同期化、ネットワーク統合、ソフトウェアサポート、エネルギー効率に優れた機械を生産するために使用されました。高精度スライス、グラム単位での正確な小分け、安全で持続可能な包装、ラベリング、品質保証を目的としています。環境に優しい未来のために。

A packaging machine from MULTIVAC.

統合包装ソリューションの世界有数のメーカーであるMULTIVAC社は、netFIELDで顧客志向のサービスを開発し、機械稼働率を向上させています。

 

ベスト・プラクティスの活用

「当社は、自らを特にベスト・プラクティスの使用においてSMEをサポートするイネーブラーであると考えています」と、U. Schnepfは述べています。netFIELDのコンテナベースの構造によって、ユーザーは、ゲートウェイを介して各自のアプリを簡単に統合およびロールアウトできます。ハッタースハイムに本拠を置く企業では、選ばれたパートナーと共同作業もしています。たとえば、オランダのロッテルダムにあるUReason社とはバルブとポンプを監視するソリューションの開発で、ボンにあるTomorrow Things社とは射出成形機械プロセスを監視するソリューションで、カールスルーエにあるbyteFabrik社とはAIローコード・ソリューションで協力しています。

ヒルシャーは、サービタイゼーション(商品とサービスの両方を結合するビジネス・モデル・イノベーション)を可能にします。この一例が、タイヤ・メーカーによって提供される「Tires as a Service」です。「このようなビジネス・モデルは製造業でも可能です。当社は、企業が必要なデータを取得できるように支援します」と、U. Schnepfは説明しています。

結論として、U. SchnepfはOTセキュリティの重要性も強調しています。EUサイバー・レジリエンス法などの規則は厳格な要件を規定しており、これがCE認証も決定します。彼は、主として産業用通信とセキュアなデバイス管理に重点を置くヒルシャーのソリューションの成功を確信しています。「当社では、現実のSME顧客のニーズを満たすように設計された、進化する市場環境に迅速かつ容易に適合するように拡張可能なオープン・スタンダードのプラットフォームを提供しています」と、彼は締めくくりました。

 

The picture shows the inside of an industrial production machine for semiconductors and electronic devices. On the left side, a type of gripper arm can be seen between blurry constructional struts in the foreground.
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A man in a dark blue business suit and a white blue shirt smiles into the camera. He has short dark hair.
執筆者について: Ronald Heinze

Ronald Heinzeは、オートメーション業界で顔の広い情報通の優れた編集者の1人としてよく知られています。彼は、VDE VERLAG社(デジタル・ファクトリー・ジャーナルなどの専門雑誌を発行するドイツのメディア会社)の出版事業ディレクター兼編集長です。

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Hilscher netPI Edge Gateway in use.

当社のマネージド産業用IoTプラットフォームの概要:netFIELDは、インダストリー4.0ソリューションを実装するためのIIoTエッジ・インフラストラクチャです。これにより、機械のデータにアクセスし、必要なソフトウェアとハードウェアを一元管理できるようになります。