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ソリューション

スマート産業オペレーション

工場の現場を、生産量、品質、稼働率を左右する意思決定とつなぐ。

01 · ビジネス上の課題

製造工場やプロセスプラントは膨大な量のデータを生み出していますが、その多くは制御レイヤーの外に出ることがありません。PLC、ヒストリアン、SCADAシステムは設備を安全に稼働させ続けるために導入されたものであり、拠点間やエンタープライズシステムと情報を共有するためのものではありませんでした。ラインごとに異なるベンダーやプロトコルが使われていることもあり、システム連携とは従来、ごく一部の人しか理解していない個別のポイントツーポイント開発を意味していました。エンジニアは問題を調査するためにスプレッドシートへデータをエクスポートし、工場長はすでに起きたことを知るためにシフト報告を待っています。

その結果、運用は後手に回ります。保全は固定のスケジュールに従うか、故障が起きてから対応する形になり、品質の逸脱は発生源ではなく最終検査で見つかり、エネルギー消費は主に光熱費の請求書から把握されるにとどまります。本社の経営層は、定義が異なりデータに一貫性がないため、工場間の比較に苦労しています。同時に、OT(制御・運用技術)をITネットワークに接続することには、安全性とサイバーセキュリティに関する正当な懸念が伴い、これを後回しにすることはできません。

02 · ソリューションの提案

PLC、ヒストリアン、SCADA、センサーからの信号を安全なエッジゲートウェイを通じて収集し、資産、ライン、製造指図と関連付けてコンテキスト化したうえで、それを必要とする人やシステムが利用できるようにする産業データプラットフォームを構築します。制御は本来あるべき場所にとどめます。プラットフォームはデータの読み取り、分析、情報提供を行いますが、確定的な動作が求められるプラントの運転には干渉しません。

その基盤の上に、リアルタイムのパフォーマンスとOEEの可視化、状態監視と予知保全、品質トレーサビリティ、エネルギーの把握・分析のためのアプリケーションを提供します。データは統制されたインターフェースを通じてMES、ERP、分析プラットフォームへと上位に連携され、オペレーター、エンジニア、工場長、本社の経営層に、すべての拠点の運用について一貫性のある信頼できるビューを提供します。

03 · システム構成要素

産業用IoT、SCADA連携、運用分析により、孤立した制御システムに閉じていた機械データを、エンジニア、計画担当者、経営層の手元に届けます。

スマート産業オペレーション
  1. 01

    エッジデータゲートウェイ

    各拠点に設置する堅牢化されたゲートウェイです。OPC UA、Modbus、各ベンダー固有のプロトコルでデータを収集し、ネットワークの中断時にはバッファリングを行い、コンテキスト化したデータをアウトバウンド専用の接続で上位へ転送します。

  2. 02

    ユニファイドネームスペース

    拠点からエリア、ライン、セル、資産に至るまで企業全体を表現する、構造化されたイベント駆動型のモデルです。すべての信号に一貫した名称と意味を与えるため、アプリケーションは個別のマッピングなしにデータを利用できます。

  3. 03

    状態監視

    振動、温度、電流、プロセスパラメーターを、学習したベースラインと照らし合わせて追跡する分析とモデルです。劣化を早期に検知し、故障に事後対応するのではなく、保全を計画できるようにします。

  4. 04

    運用ダッシュボード

    オペレーター、エンジニア、管理者それぞれのロールに合わせたビューで、稼働率、性能、品質、停止理由、エネルギーを網羅します。共通の定義に基づいて構築されているため、ライン、シフト、拠点をまたいだ比較が意味のあるものになります。

  5. 05

    エンタープライズ連携レイヤー

    製造指図、材料消費、品質結果、保全作業指示を、MES、ERP、設備保全管理システム(CMMS)のプラットフォームとやり取りする統制されたインターフェースです。工場の活動と事業計画の足並みをそろえます。

04 · エンジニアリングアプローチ

エンジニアリングアプローチ

  1. 01

    書き込みの前にまず読み取り

    プラットフォームは、運用系システムに対する読み取り専用のオブザーバーとして導入を開始します。制御システムへの書き戻しは、いかなるものであっても、個別に明示的に設計すべき判断事項として扱い、安全レビューとプラントエンジニアリング部門による承認を必要とします。

  2. 02

    多層防御

    ネットワークのセグメンテーション、産業用DMZ(非武装地帯)、アウトバウンド専用のデータフローを、IEC 62443の原則に従い、お客様のOTチームおよびセキュリティチームと緊密に連携しながら設計します。

  3. 03

    量よりコンテキスト

    すべてのタグを収集するのは簡単ですが、データに意味を持たせるのは簡単ではありません。特定の業務上の意思決定に結び付く信号を優先し、それらが表す資産やプロセスと関連付けてモデル化します。

  4. 04

    パイロットラインから横展開へ

    代表的なラインまたは拠点で価値を実証したうえで、アーキテクチャ、データモデル、ダッシュボードをテンプレートとしてパッケージ化し、より広い工場ネットワーク全体へ再現性のある形で展開します。

05 · 連携の全体像

  • OPC UAサーバー
  • Modbus TCP / RTU
  • Sparkplug B対応のMQTTブローカー
  • Siemens、Rockwell Automation、Schneider ElectricのPLC
  • AVEVA PI Systemヒストリアン
  • Ignition / AVEVA System Platform SCADA
  • MESプラットフォーム(ISA-95に整合)
  • SAP S/4HANA (PP, PM, QM)
  • IBM Maximoおよびその他のCMMSプラットフォーム
  • AWS IoT SiteWise / Azure IoT Operations

06 · セキュリティ上の考慮事項

  • OTネットワークとITネットワークはセグメント化したまま維持し、データはアウトバウンド専用の接続を通じて工場の外へ送られます。この接続によって、制御システムへのインバウンド経路が開かれることはありません。
  • エッジゲートウェイは堅牢化したうえでパッチを一元的に適用し、定められたライフサイクルで管理されるデバイス証明書によって認証します。
  • 制御システムへの書き込みアクセスは既定で除外しており、必要な場合にも、設計・レビュー・ログ記録を経たインターフェースを通じてのみ導入します。
  • セキュリティアーキテクチャは、IEC 62443のプラクティス、ならびにお客様の既存のOTセキュリティポリシーおよびインシデント対応手順に従います。
  • 工場データへのアクセスはロールベースで監査対象とし、オペレーター、エンジニア、外部委託先、本社ユーザーを区別して管理します。

07 · デリバリーのフェーズ

  1. 1

    拠点アセスメント

    制御システム、プロトコル、ネットワークトポロジー、データ品質、そして経営層が答えを必要としている業務上の問いを調査します。

  2. 2

    リファレンスアーキテクチャ

    OT、IT、セキュリティの各関係者とともに、エッジ、ネームスペース、セキュリティゾーン、連携パターンを設計します。

  3. 3

    パイロットライン

    代表的なラインを接続してダッシュボードと監視機能を提供し、工場のエンジニアとともにデータの正確性を検証します。

  4. 4

    エンタープライズ連携

    MES、ERP、保全システムを連携させ、分析プラットフォームへの統制されたデータフローを確立します。

  5. 5

    複数拠点への展開

    テンプレートを各拠点に横展開し、予測モデルを拡充し、運用の主体をお客様のチームへ移管します。

08 · ビジネス価値

ビジネス価値

プロアクティブな保全

状態データにより、チームは生産スケジュールに合わせて保全作業を計画しやすくなり、計画外の設備故障や緊急修理に伴う業務の混乱、残業の負担、安全上のリスクを低減できます。

発生源での品質管理

プロセスパラメーターを製造指図や品質結果と結び付けることで、逸脱を原因までたどり、影響を受ける製品が増える前に是正することが容易になります。

拠点間で比較可能なパフォーマンス

共通の定義とデータモデルにより、経営層はラインや工場を同じ条件で比較でき、改善投資やエンジニアリングの注力先を、最も効果の大きい箇所に振り向けられます。

安全なIT/OT統合

運用データは、OTの安全性とサイバーセキュリティを、接続ができあがった後に調整して付け加えるものではなく、当初から最優先の要件として扱うアーキテクチャを通じて、エンタープライズシステムに届けられます。

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