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「クラウド+エッジ」の連携で、IIoT時代に成功を収める

「クラウド+エッジ」連携エコシステムは、産業用IoTの発展とともに誕生しました。「クラウド+エッジ」のエコシステムを導入することで、どのように効率化を図ることができるのかをご紹介します。

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Multiple circuit boards in racks in a row
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「クラウド+エッジ」の連携で、IIoT時代に成功を収める
「クラウド+エッジ」連携エコシステムは、産業用IoTの発展とともに誕生しました。「クラウド+エッジ」のエコシステムを導入することで、どのように効率化を図ることができるのかをご紹介します。

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最先端の産業では、さまざまな現場に多くの機器が配置されています。長い年月を経ると、どうしても不具合が生じてしまうものです。不具合を早期に発見し、予防策を講じるためには、その稼働状況を把握することが必要です。従来は、メンテナンスエンジニアを現場に頻繁に派遣して巡回していました。しかし、これには大きなコストがかかり、また、不具合の早期発見ができないことも多くありました。

産業用IoT (IIoT)の発展により、それらの現場機器をインターネットに接続することで、稼働状況を常に中央から監視できるようになりました。何が起きてもクラウドからリアルタイムで見ることができ、障害が発生すれば、エンジニアは問題の場所を特定するだけで、すぐに対処することができます。

より多くの機器がインターネットに接続され、大量のデータを生成するようになるにつれ、製造メーカやユーザは保守の効率化だけでなく、成長を促進するためのデータから得られる洞察力を求めています。これは、データの深掘り、より良い処理、分析を意味します。これらの要求はすべて、協調的な「クラウド+エッジ」のIIoTエコシステムにとって、より大きな技術的課題を生み出しています。

1. さまざまな機器からデータを収集する

産業現場に設置されたデバイスは、機械と環境の両方を監視しながら、現場のさまざまな場所からデータを取得し続けています。これらの機器は、シリアルポート、イーサネットポート、Bluetooth、Wi-Fiなど、さまざまなインターフェイスで構成されているため、すべての機器からデータを取得することは容易ではありません。現場のさまざまな機器が生み出す膨大なデータを収集・処理するゲートウェイは、大きな課題を抱えています。

機器によって通信プロトコルは異なります。同じカテゴリでも、選択肢がかなりある場合もあります。一方、製造メーカによっては、自社のプライベートプロトコルで通信している場合もあります。このため、従来のゲートウェイでは、一部のプロトコルにしか対応しておらず、ユーザにとって互換性に問題がありました。そのため、1つの拠点に数種類のゲートウェイが必要となり、設備投資もかさみ、ブランドスイッチのコストも高くなります。

現場の機器が多様化し、上記のような問題が深刻化する中、複数の産業用プロトコルを統合し、プライベートプロトコルにも対応させ、1台のオールインワンIIoTゲートウェイで異なるソースのデータを伝送することが必要になっています。

2. エッジでデータの前処理を行なう

クラウドコンピューティングの時代には、データはクラウドにアップロードされ、処理、保存、分析されます。膨大な量のデータが常に生成されるため、クラウドへの負荷はより大きくなっています。すべてのデータを少しずつクラウドに送信し、クラウドがそれを受信するのを待ち、コマンドを返信してから(またはまったく返信しない場合もある)、次のアクションを起こすかどうかを検討します。これは、データ伝送に大きな遅延が発生することを意味します。5Gが速度の問題を解決できるとしても、クラウドは膨大な量のデータで過負荷になっています。

このように、エッジコンピューティングという概念があります。あらかじめ設定された条件やプログラムされたツールにより、さまざまな機器から収集されたデータは、それらが生成された場所(「エッジ」)の近くでフィルタすることができます。そのうちのいくつかは、ローカルに処理することができます。例えば、あるスレッショルド(閾値)に達した場合、ゲートウェイは即座に対応し、例えば保守担当者に警告を送ったり、PLCのパラメータを変更したりすることができる。また、ある条件を満たすとI/Oを介して他の下流機器を制御し、異なるプロトコルを使用するコントローラがデータを交換できるようにすることもできます。

そして、残りの「クリア」されたデータはクラウドに送られます。これにより、データの流れやバンド域を節約できるだけでなく、より重要なのは、クラウドを過度な負荷から解放することです。

3. データをクラウドにアップロードする

今日の世界は、ますますデータ駆動型になっています。IIoTエコシステムの中核であるクラウドは、集中管理、データ分析、意思決定において大きな役割を果たします。

データ収集デバイスの通信プロトコルが異なるように、クラウドも接続やインタラクション(相互作用)の方法が異なります。また、クラウドとエッジから要求される機能との間のインタラクションのロジックも異なっています。そのため、クラウドにデータを送るには、ゲートウェイとクラウドの連携に多くの労力を必要とします。

クラウドゲートウェイは、システムインテグレータが簡単にクラウドに接続できるようにするもので、ほとんどのユーザは、データをアップロードするために、クラウドとのカスタムインタラクションを必要とします。幸いなことに、技術の進歩に伴い、今日のクラウドゲートウェイは主要なIoTクラウドを通常サポートしています。クラウドの設定は数ステップで済み、データはソースからクラウドまで簡単に移動できるようになります。

システムインテグレータは、システムが適切に動作するようにクラウドからすべてを監視しようとしますが、製造メーカはSCADAを介して工場を管理する必要があります。このように、ゲートウェイによって、ローカルのSCADAシステムは産業用プロトコルを介して、クラウドはMQTTを介してデータを取得することができます。

4. デジタルプロジェクトを実施する

完全にデジタル化するには、時間がかかります。新しいプロジェクトを始めるには、通常、デバイスの準備、統合、アプリケーションのプログラミングなど、かなりの労力が必要です。動きの速い世界では、時間がすべてです。

「クラウド+エッジ」ソリューションは、新しいプロジェクトをできるだけ早く実行できるように、導入や設定が簡単であるべきです。より多くの管理ツールが登場するにつれ、それらのゲートウェイをクラウドプラットフォームから管理できることは、ほぼ既定路線となっています。Web設定に対応し、設定のインポートやエクスポートが可能です。デプロイメントやバッチ管理もプラットフォーム上で簡単に行なうことができます。

刻々と変化するビジネス要求に応え、プロジェクトの進行に伴う新たな要件に柔軟に対応するためには、カスタマイズが必要になってきます。例えば、クラウドプラットフォームのイテレーション(反復)ではゲートウェイのサポートが異なり、データ分析が深化すれば、エッジのデータ処理ロジックの一部を調整する必要があるなど、さまざまな対応が必要になります。
 

まとめ

IIoTでは、クラウドとエッジがかつてないほど密接に連携しています。「クラウド+エッジ」の効率的な連携により、エッジをより活用し、現場の状況を把握し、デバイスを効率的かつ安定的に動作させることで、より良いユーザ体験を提供することができます。また、より効率的で健全なデータベースにより、製品の改善やパラメータの最適化のためのより良い洞察を得ることができ、インダストリ4.0時代における競争力を強化することができます。

公開 2022/06/29

タグ: デジタルトランスフォーメーション, FactoryTalk Edge, FactoryTalk InnovationSuite

Peng Cai
Peng Cai
Senior Product Manager, InHand Networks
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