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IoT/M2Mソリューション

高木商会のIoT&システムへの取り組み

Product Search(プロダクトサーチ)

昨今、お客様のビジネスを取り巻くIT・システム環境は、目まぐるしく変化しています。こうした環境変化によりメリットがもたらされる一方で、さまざまな問題の発生も予測されます。私たち高木商会は、お客様の課題を徹底的に把握し、抽出された課題を解決するためにさまざまな提案やサポートを提供いたします。

はじめに

工場の自動化(ファクトリーオートメーション)において、生産現場の情報化、安定した稼働、フィールドネットワークを利用した柔軟な機器対応など、生産性、効率性の向上を求めるお客様のお手伝いをするのが高木商会の役割です。IoT(モノのインターネット)の波が日本の産業界にも押し寄せてきております。変革にあわせた最適制御のご提案や、革新の背景に潜むセキュリティ問題の解決提案などフレキシブルに対応いたします。

IoTソリューション市場展望として2016年度640億円に対し、2020年には1兆1,500億円の市場規模と予測されています。IoT適用先市場として産業、金融、公共、社会インフラ、流通、サービスと多岐にわたります。

世界では自国製造業の復権・強化に向けた取り組みを開始し、主導権をかけた競争が始まっています。ドイツはIndustrie 4.0、アメリカはIndustrial Internet、中国は中国製造2025、日本でも日本再興戦略としてIoTを活用した上流から下流までの情報連携を元にものづくり現場のデジタル化が加速します。IoTによりデータが集まり、アナリティクスにより解析され、シミュレーションにより予測し、アクションが取られます。ものづくり、バリューチェーンのすべてにおいて、大きな変化が始まります。

IoTとはただ単にモノがインターネットにつながることで情報を取得できるだけではなく、それを利用してフィードバックし、どういった課題解決を行うのかが重要です。

生産現場のIoT

生産現場でのIoTに期待することとして「タクトタイム短縮」、「ダウンタイム低減」、「予知保全」、「在庫回転率の改善」、「新規開発期間の短縮」などが考えられます。このような目的達成のためにIoTを利用します。

また、IoTを利用し、見える化そして考える工場(スマート工場)の実現が課題解決のひとつの手段です。そのためには生産設備のセンサーレベルのデータから上位の経営計画システムまでシームレスに接続できることが必要です。各セットメーカー個別の通信手段ではソフトウェアの変更やドライバーの開発が必要になり、膨大なコストが掛かります。

この課題解決のため、国際標準規格に則ったインターフェースを持つ機器を使用して、異なるメーカーの装置間でも問題なく接続できるようにシステムを構築します。アプリケーション間通信にはOPC UA、産業用ネットワークにはEtherCAT、PROFINET、Ethernet/IP等の対応機器で構成することにより選択肢が増えます。

スマート工場におけるネットワーク階層と役割

セットメーカーのIoT

今までの装置はPLCをメインにして制御されています。必要に応じてモーションユニットや画像処理ユニットが組み合わされ、制御に特化したシステム構成になっています。装置自身の見える化の要望が上がってきている現在、PLCではビッグデータの取り扱いができず、上位に情報を上げるため、別途PCを用意しているメーカーが多いです。

多くの制御システム構成

各社のPLCはメーカー独自のコードで互換性が無いものがあり、開発者が変わるとコード解析に時間がかかります。また、生産中止による代替品の有無も問題になります。欧州ではこれらの問題を解決するため、PCベースの制御に変わりつつあります。

PC制御のイメージ

一台のPCにWindowsとリアルタイムOS(以下、RTOS)のデュアルOSにすることによりHMIと制御が可能になります。HMIや画像処理等はWindowsで行い、制御はRTOSで行います。RTOSはWindowsがハングアップしても動作し続けることが可能で、これにより複数機器で行っていた処理を一台に集約できます。RTOSの制御プログラムはC言語などで開発可能ですがソフトウェアPLCを搭載することも可能です。

ソフトウェアPLCは国際標準規格のIEC61131-3準拠のものが主流で、プログラミングの書き方が規定されており、メーカーが変わってもプログラミングは変わらないため、移行しやすいメリットがあります。WindowsとソフトウェアPLCとのやり取りはOPCや共有メモリーを介して行います。

OPC UA

OPC UA(Unified Architecture)とは、産業オートメーション分野やその他業界における、安全で信頼性あるデータ交換を目的とした相互運用を行うための標準規格です。オブジェクトベースのデータ交換が可能となります。OPC UAの適用範囲はプラントフロア内に留まらず、より上位に位置するMESやERPの領域にも適用可能な、安全かつ安定したデータ交換が可能なインターフェースです。

また、プロトコルスタックにて安全なアーキテクチャーを採用しています。セキュリティ要件に応じて、セキュリティのプロファイル設定が可能です。他機器との接続でUSBやWindows標準Ethernetプロトコルを使用してデータのやり取りを行う場合、簡単な方法としてはファイルのやり取りになります。この場合、リアルタイム性が無く、不良や問題が発生しても、後からのデータ照合となります。

OPC UAを使用することにより、リアルタイムにデータのやり取りを行うことが可能になり、他機器との連携も合わせて瞬時に判断が可能になります。工場のライン監視や装置監視には一般的にSCADAソフトが使用されています。SCADAソフトはシステム監視とプロセス制御を行います。SCADAはPLCや制御装置と通信し、データをビジュアル化します。ほとんどのSCADAはOPCに対応しているため、PLC以外の装置も使用可能です。

オープン・フィールドネットワーク

オープン・フィールドネットワークとは、仕様が公開され、多くのメーカーが参入し、利用することのできるフィールドネットワークです。国際規格としてIEC61158が制定されています。IEC61158とはフィールドバスに関する規格で、プロトコルスタックについて、階層ごとの仕様を規定しています。オープン・フィールドネットワークには、団体が仕様を定め、規格として認められたものや、特定のメーカーが開発し、デファクトとして市場に定着したものがあります。同種類のオープン・フィールドネットワーク上には異なるメーカーの機器を接続することができ、エンドユーザーにとっては多くの利用メリットがあります。

高木商会ではコントローラーレベルからデバイスレベル、センサーレベルまでさまざまなメーカーのネットワーク製品を取り扱っています。

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