産業オートメーションに関わっていると、インダストリー4.0はメディア報道、顧客との会議、エンジニアからのCEOの会話など様々な形で毎日耳にします。
しかし、公開されている情報を見ていると、答えより多くの疑問が浮んできます。インダストリー4.0の枠組みで何が可能になるのか？ インダストリー4.0を進めるために何に多くの時間がかかるのか？ このブログでは、これらの疑問に関する考えを述べたいと思います。
インダストリー4.0 は何のために必要で、それは何か。
製造品に競争力を持つためには、製造プロセスの継続的な改善が必要です。情報技術（IT）を用いることにより製造業者の効率と柔軟性が大幅よって改善されます。
製品ライフサイクルの透明性とリアルタイムビューを提供するメーカーはインダストリー4.0の枠組みのバックボーンを構築することができます。クラウドのビッグデータを分析を実行しているプロセスを向上させることができます。
この説明には、根本的な疑問があります。
- 分析用のために、ビックデータをクラウドに、フィールドからすべてのデータを保存するのに意味があるのでしょうか？
製造装置間での入力 / 出力の処理（ IO ）データは大容量データの分析のためには速すぎます。 図 1 にサイクルタイムの処理レベルを示しています。 ファクトリ・オートメーション に必要な産業用通信と制御は31.25 μ sサイクルです。 製品および装置の位置データは、 10 μ s ごとにキャプチャされます。 オーバーサンプリング電流測定も1μsのサンプリング周期を下回ります。高調波を検出するための電流測定及び位置測定での高速フーリエ変換（FFT）解析は、ローカルのみで実行されます。フィールドのリアルタイムアプリケーションでの詳細データは、I / Oデバイスに残り、ビッグデータ、クラウドで処理されていません。
図 1 : 工場の自動化のインテリジェンス
情報が分散される（Distributed Intelligence ) 主な理由は、ITにおいてリアルタイムで確定的(Deterministic - 処理時間が確定している)なコミュニケーションが欠けているからです。 標準の イーサネット とワイヤレス・イーサネットは、ベストエフォート型の通信であり、リアルタイムのネットワーク配信を保証しません。、 期待される時間内に到着しない場合、インターネットプロトコルのデータの再送信が行われます。 インターネットは予想よりも遅いことがあることは、私たちはいろいるな機会で経験しています。 インターネットが非確定的であるために、リアルタイム通信・制御、ベースの通信とITベースの通信を分離することが求められるでしょう。
インダストリー 4.0 ゲートウェイはリアルタイム
インダストリー 4.0 ゲートウェイは、製造プロセスの高いレイヤーの機能をフィールドでの多くの独自のインターフェイスと接続します。 ITベースのどのアクセスポイントもセキュリティとOpen Platform Communications Unifed Architecutre（ OPC UA ）のような標準的な通信が必要となります。これは透過的で安全なマシン間の通信に必要なコンポーネントをすべて備えています。 リアルタイム・イーサネットは I /O間を ジッタ 100 ns 未満で同期させ、 IT のレベルで、秒単位での同期精度を持ちます。
工場全体で量産システムのイベントを確認するには、 ミリ秒のタイムスタンプの精度で十分です。 植物や他の製品のライフサイクルエレメントでは、リアルタイムとは、秒単位として定義されています。
図 2 は、 Sitara™ AM57x プロセッサーを搭載したインダストリー4.0 ゲートウェイの例を示します。 それは、生産プロセスの高いレイヤー機能と製造フロアを接続するのに必要な要素がすべて含まれています。
図 2 : インダストリー4.0 ゲートウェイ
すべてのセンサのデータをクラウドに上げる事は、ファクトリ・オートメーションにはあてはまりません。 データをオブジェクトに正しいレベルで変換することが輻輳を避けるために必要であり、そしてインダストリー4.0 ゲートウェイが、ITの製造プロセスへの情報アクセスに重要な要素になります。
フィールド・レベルのデータを直接インターネットに届けるためには、QoSを含めたリアルタイム通信に移行する必要があります。 Time-Sensitive Networkingと呼ばれる新しいイーサネット標準は、より多くのリアルタイム機能を追加します。
マシン間でリアルタイム対応が実現した際は、インダストリアル・インターネットは何とよばれるでしょうか？。 まだインダストリー 4.0 でしょうか？
その他のリソース :
- SPS 2015:インダストリー4..0 ゲートウェイ ビデオはこちら
- プログラマブル・ロジック・コントロール （ PLC ）または 産業用コミュニケーション ソリューションガイドを参照してください。
上記の記事は下記 URL より翻訳転載されました。
https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2016/01/19/are-we-ready-for-industry-4-0
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