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「クラウド+エッジ」の連携がIIoT時代の成功を後押しする

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主なポイント

「クラウド + エッジ」の連携により、IIoT 時代を生き抜く 「クラウド + エッジ」の連携により、IIoT 時代を生き抜く 現代の産業では、さまざまな産業現場に分散されたデバイスが増加しています。さまざまなデバイスからデータを収集 産業現場に展開されたデバイスは、現場のさまざまな部分からデータを収集し続け、機械と環境の両方を監視します。

「クラウド+エッジ」の連携がIIoT時代の成功を後押しする

現代の産業界では、様々な産業現場に多数の機器が分散配置されています。長期間稼働する機器の中には、時折故障するものも少なくありません。問題を早期に発見し、予防措置を講じるためには、機器の稼働状況を常に把握しておく必要があります。従来は、保守技術者が現場を巡回することが一般的でした。しかし、これには多大なコストがかかる上、問題が迅速に発見されない場合も少なくありません。

インターネットに接続されるデバイスが増え、生成されるデータ量が増加するにつれ、メーカーやユーザーは、より効率的なメンテナンスだけでなく、成長を促進するためのデータからのより深い洞察も求めている。これは、データのより詳細な分析、より高度な処理、そしてより優れた分析を必要とすることを意味する。こうした要求のすべてが、連携のとれた「クラウド+エッジ」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る。

1. さまざまなデバイスからデータを収集する

産業現場に設置された機器は、現場のさまざまな場所からデータを収集し、機械と環境の両方を監視しています。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ースを備えているため、すべての機器からデータを取得するのは容易ではありません。現場にある多種多様な機器は膨大な量のデータを生成しており、これらのデータを収集・処理することが求められるゲートウェイにとって、これは大きな課題となっています。

異なるデバイスは、それぞれ異なるプロトコルで通信します。同じカテゴリ内でも、選択肢は数多く存在します。PLCを例にとってみましょう。業界にはシーメンス、シュナイダーエレクトリック、アレン・ブラッドリーなど、複数の大手企業があり、それぞれ独自のプロトコルを採用しています。一方、一部のメーカーは独自のプロトコルで通信を行っています。これは、データ送信を行う従来のゲートウェイのほとんどが、これらのプロトコルのうちごく一部しかサポートしていないため、ユーザーにとって互換性の問題を引き起こします。つまり、1つの拠点に複数の種類のゲートウェイが必要となり、機器への莫大な投資と、ブランド変更に伴う高額なコストが発生することになります。

ig502-飲料自動化

現場で使用される機器が多様化し、前述の問題が深刻化するにつれて、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との互換性も確保することが必要となる。そうすることで、異なるソースからのデータを単一の「オールインワン」IIoTゲートウェイで送信できるようになる。

2. エッジでデータを前処理する

クラウドコンピューティングの時代において、データは処理、保存、分析のためにクラウドにアップロードされます。膨大なデータが絶えず生成されるため、クラウドへの負荷は増大しています。すべてのデータを少しずつクラウドに送信し、クラウドがすべてのデータを受信し、コマンド(場合によってはコマンドなし)で応答するまで待ってから次の処理を実行することを考えてみてください。これはデータ伝送に大きな遅延が生じることを意味します。5Gは速度の問題を解決できますが、クラウドは膨大な量のデータで過負荷状態にあります。

こうしてエッジコンピューティングという概念が生まれました。あらかじめ設定された条件やプログラムされたツールを用いることで、様々なデバイスから収集されたデータを、生成場所(「エッジ」)の近くでフィルタリングできます。データの一部はローカルで処理可能です。例えば、特定のしきい値に達した場合、ゲートウェイは保守担当者にアラートを送信したり、PLCのパラメータを変更したりすることで、即座に対応できます。また、特定の条件が満たされた場合、I/Oを介して他の下流デバイスを制御することもできるため、異なるプロトコルを使用するコントローラ間でデータを交換できます。

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そして残りの「処理済み」データはクラウドに送信されます。これにより、データフローと帯域幅が節約されるだけでなく、より重要なことに、クラウドの過負荷が軽減されます。

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主導型になっています。IIoTエコシステムの中核を成すクラウドは、集中管理、データ分析、意思決定において重要な役割を果たしています。

データ収集デバイスによって通信プロトコルが異なるように、クラウドによって接続方法や相互作用方法も異なります。例えば、Microsoft AzureやAWSといった主要なパブリッククラウドはSDKを介して接続されます。クラウド間の相互作用ロジックやエッジから要求される機能もそれぞれ異なります。そのため、クラウドにデータを送信するには、ゲートウェイとクラウドの統合に多くの作業が必要となります。

 

クラウドゲートウェイを利用することで、システムインテグレーターはクラウドに容易に接続できます。また、ほとんどのユーザー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クラウドをほぼすべてサポートしています。クラウドの設定はわずか数ステップで完了し、データソースからクラウドへデータがスムーズに転送されるようになります。

システムインテグレーターは、システムが適切に動作していることを確認するためにクラウドからあらゆるものを監視しようとする一方、製造業者はSCADAシステムを介して工場を管理する必要があります。そのため、このゲートウェイは、ローカルSCADAシステムが産業用プロトコルを介してデータを取得し、クラウドがMQTTを介してデータを取得することを可能にします。

産業用IG502 SCADAゲートウェイは、IIoT展開においてエッジでデータを収集し、クラウド処理に利用します。

4. デジタルプロジェクトを実施する

完全なデジタル化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、かなりの作業が必要です。すべてのデバイスを準備し、それらを統合し、アプリケーションをプログラミングするなど、やるべきことがたくさんあります。変化の激しい現代社会では、時間こそがすべてです。

「クラウド+エッジ」ソリューションは、導入と設定が容易であるべきであり、新しいプロジェクトをできるだけ早く実装できるようにする必要があります。管理ツールが増えるにつれて、こ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標準となっています。Web設定がサポートされており、設定のインポートとエクスポートが可能です。プラットフォーム上で導入とバッチ管理を容易に行うことができます。

絶えず変化するビジネスニーズに対応し、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、カスタマイズが不可欠となります。例えば、クラウドプラットフォームは、その進化の過程でゲートウェイから異なるサポートを必要とします。また、データ分析が深まるにつれて、エッジにおけるデータ処理ロジックの一部を調整する必要が生じます。

まとめ 

IIoT(産業用モノのインターネット)において、クラウドとエッジはかつてないほど緊密に連携しています。効率的な「クラウド+エッジ」連携により、エッジをより効果的に活用し、現場の状況をより深く理解し、デバイスの効率的かつ安定した動作を確保することで、より優れたユーザーエクスペリエンスを提供できます。さらに、より効率的で健全なデータベースを活用することで、製品改善やパラメータ最適化のためのより深い洞察を得ることができ、インダストリー4.0時代における競争力強化につながります。

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