インダストリー4.0の通信ネットワークは、機械、センサー、作業員がリアルタイムで情報を交換できるようにします。第三次産業革命の従来の構成や伝統的な大量生産を超え、産業分野を全面的に変革するための中核技術です。現場の設備をERPソフトウェアや指令システムに直接接続することで、工場は状況の変化に即座に対応できます。
真のスマート製造には、自動化だけでは足りません。現代のスマート工場が成功するには、機械、制御システム、人が円滑につながる必要があります。デジタル技術が注目されがちですが、物理的な 通信インフラ、つまり配線、プロトコル、ハードウェア端末が、実際に全体の生産性を向上させる役割を担います。
この記事では、現代の接続技術が産業プロセスを詳しく可視化する仕組みを紹介し、従来のハードウェアから最新の通信システムへの更新を検討する際に役立てていただきます。
スマート製造の基盤となる通信
産業用通信システムは、複数の生産ラインの運転を連携させます。設備、中央のコントローラー、作業員の間でデータを交換することで、信頼できるデータ分析に基づく明確な情報が得られます。
物理的な現場とデジタルを結ぶデータ循環
サイバーフィジカルシステムは、継続的な三段階の循環によって動作します。
- 信号の生成： 現場で起きた物理的な事象をデジタル信号に変換します。
- 処理： 中央システムがデータを受け取り、判断を行います。
- 動作： 指令をアクチュエーターやPAGA警報システムへ送り返します。
このプロセスを最適化するには、ネットワークに極めて低い遅延と厳格な信頼性が必要です。接続不良であれ、 ハードウェアの故障であれ、連鎖のどこかで途切れると循環全体が乱れ、機械の稼働時間を最大化する代わりに、費用のかかる停止時間が発生します。
ITとOTの融合
- 情報技術（IT）チーム は従来、データの安全性、サイバーセキュリティ、オンプレミスのネットワークを管理してきました。
- 運用技術（OT）チーム は機械、ロボット、物理的な安全を管理します。
デジタルトランスフォーメーションを成功させるには、この二つのチームが共通のインフラを使って取り組む必要があります。ITとOTの融合を継続的な連携活動として扱う工場は、ネットワークの競合が少ない傾向があります。
ネットワークの階層と産業用プロトコルの選択
通信プロトコルは、機器がデータを交換するための規則を定めます。産業用モノのインターネット（IIoT）を支える適切なインフラの選定は、用途ごとの速度、距離、環境要件によって決まります。
従来システムから産業用イーサネットへ
古い工場では、低速の接続に従来のシリアル規格を使用することが多くありました。現在、新技術を統合するには、より広いモノのインターネット（IoT）が必要とする大きな帯域幅を処理する産業用イーサネットのプロトコルが必要です。これらの現代的なネットワークは、予測可能な通信タイミングを維持しながら、工場の制御にイーサネットの速度をもたらします。
ネットワーク機器を選ぶ際は、物理的な耐久性が通信速度と同じくらい重要です。施設は、スイッチ、ケーブル、通信端末が適切な 危険場所向けの適合規格 を満たし、火花の発生を防ぎ、極端な温度や粉じんに耐えられることを確認しなければなりません。
リアルタイムの連携、分析、警報
堅牢な通信は、生産、指令、安全の各システムが、同じ最新情報に基づいてリアルタイムに動作できるようにします。センサーネットワークが機器を監視し、音声システムが人への対応を担い、高度なソフトウェアがビッグデータを処理します。
高度な運用と保守を支える
堅牢なハードウェアは物理的な基盤であると同時に、高度なデータ分析を支える必要があります。強固で途切れないネットワークは、次の先進的な取り組みを可能にします。
- 予知保全： 機械学習によって設備の故障を早期に検知するあらゆるアルゴリズムには、継続的なデータの流れが必要です。
- デジタルツイン： 工場の仮想的な複製を作るには、物理的な資産の状態をリアルタイムで反映する必要があります。
- エネルギー効率： 集中化された通信により、機械が実際に必要なときだけ電力を消費し、運転するようにします。
音声通信と構内放送システム
工場のすべての通信ニーズが、こうした高度なダッシュボードで処理されるわけではありません。音声呼出しと 構内放送システム は、騒がしい現場の全作業員に一斉に知らせる最も実用的な方法であり続けています。
監督者がPAシステムで緊急停止や安全警報を呼びかければ、直ちに人へ伝わります。現在では、独立したアナログ配線の代わりにIPベースのPAシステムを用い、センサーや制御のデータを運ぶ同じネットワークのインフラに音声呼出しを統合する施設設計が増えています。この重要な警報が確実に機能するよう、施設は定期的な 通信システムの保守を優先しなければなりません。
安全で相互運用可能な工場を実現する導入の優先事項
全面的な接続によって信頼できる成果を得るには、現有設備の評価、将来の拡張計画、ネットワークの保護を事前に検討する必要があります。
既存資産と接続上の不足を評価する
すべての工場には、新旧の設備が混在しています。最初の実務的な手順は、どの機械や端末がすでにデジタル通信に対応しているかを把握することです。古いアナログシステムも、SIPゲートウェイを用いて現代のIPネットワークに統合できる場合が多くあります。この方法では、稼働中の堅牢な設備を残しながら、近代化したネットワークに取り込めます。
拡張性とセキュリティを考慮した設計
現在の機器数に合わせて作ったネットワークは、生産ラインを追加すると対応が難しくなることがあります。余裕のある容量を計画すれば、後で高額な再設計を避けられます。最新の SIP産業用通信システム 間の相互運用性は、単純な容量と同じくらい重要であり、異なる端末の円滑な通信を可能にします。
最後に、現場の機器を共通ネットワークへ多く接続するほど、サイバーリスクも増えます。重要な 公共安全通信 と機械制御を一般業務用ネットワークから分離するネットワークの区分化は、標準的な慣行です。 これらのシステムが危険性に配慮すべき区域でどう動作するか を理解することで、近代化によって安全性やセキュリティが犠牲になることを防ぎます。
スマート工場の通信を更新する準備はできていますか。
2011年以来、Ningbo Joiwoは統合型の産業用通信・安全システムの主要メーカーとして事業を行っています。防爆端末、IPベースのPAシステム、包括的な緊急指令ソリューションのいずれでも、自社製造により最も厳しい環境向けに信頼できる品質を提供します。
[当社の技術チームに今すぐお問い合わせください]。インダストリー4.0への転換に合わせた通信システムのカスタマイズについてご相談いただけます。
よくある質問
最新の産業用通信システムは、従来の工場設備と統合できますか。
はい。古いアナログ設備や従来の機械は、SIPゲートウェイやプロトコル変換器を用いて、最新のIPベースのネットワークに統合できる場合が多くあります。稼働する機器を廃棄せずに近代化できます。
通信製品は危険な産業環境にも適していますか。
はい。Joiwoは、ATEX/IECEx認証の防爆電話機、耐候端末、頑丈なインターホンなど、厳しい環境や危険性のある産業分野向けに設計した堅牢な通信ハードウェアを専門としています。
機器を自社製造していますか。それとも再販売だけですか。
当社は機器を自社製造しています。Joiwoは20,000平方メートルの施設を運営し、高度な射出成形機、ダイカスト機、レーザー切断機、パンチング機によって、ハードウェアの厳格な品質管理を維持しています。
