インダストリー4.0: スマートマシンとロボット工学の時代が到来

インダストリアル・オートメーション（IA）は変曲点を迎えている。世界中の企業は、インダストリー4.0の約束を実現可能にするテクノロジーを実装する過程にあります。実際、モレックスが実施したインダストリー4.0の現状についての調査では、87%の回答者が、次の10年におけるインダストリー4.0の変革の力に大きな期待を寄せていることが明らかになりました。しかし、機械が知能と能力を飛躍的に向上させる中で、組織はどのようにしてこれらの進歩を活用するスマートな方法を開発すればよいのでしょうか?

産業オートメーション（IA）のサプライチェーンは、ロボットメーカーから複雑な機械の建設業者、システムインテグレーターからライン製造者まで、インダストリー4.0を現実にするマシンインテリジェンスの未来に向かって進む有利な立場にあります。回答者の70%がそれが彼らがより良い製品を構築する助けになることについて楽観的な姿勢を示しています。しかし、ITとOTの分断や通信プロトコルが限定されすぎていることなどのいまだ克服すべき障害が従来型のインフラストラクチャにつながっており、関連する投資が変革を失速させています。

インダストリー4.0への効果的な転換を達成するためには、企業は既存の扱いにくいIAコマンド構造を変化させ、オープンでスケーラブルに接続するプラットフォーム全体でより大きな柔軟性、より自由なコミュニケーションの流れ、スマート接続を提供できるようにして、インダストリー4.0のテクノロジーのすべての力を引きだす必要があります。

スマートマシンとロボット工学を効果的に活用するには、とても大きなマシン効率が必要となります。これは、その論理をローカルに、マシンツーマシン（M2M）ベースで適用し、運用テクノロジーとサイバーセキュリティの両方のベストプラクティスを管理するマシンの自律性を高めることによってのみ達成されます。その結果、ロボットや機械、およびその他の製造資産の効率化（58%）、製造ラインの柔軟性の向上（50%）を含むいくつかの顧客メリットが予想されています。

インダストリー4.0の主な目標は実践的な実装で、これは効果的で適時における意思決定のためのリアルタイムデータが利用可能であることを意味しますが、これを現実にするまでにはいまだ障害が存在します。機械をスマートにすることはできますが、それらが相互に、また重要なI/Oノード、および分散管理システムとIAネットワーク全体の分岐点と効果的に結び付き、接続し、通信するまでは、これらの目標を推進する私たちの能力は限られています。

インダストリー4.0の約束と同等のパフォーマンスモデルの達成を目指す業界内の多くの企業は、そのIAインフラストラクチャへセンサーを追加していますが、生成された追加データをどうするかは未だ問題のままです。たとえば、このデータを分析し、クラウドからループバックして、ほぼリアルタイムでOTシナリオを進歩させる形にするにはどうすればよいでしょうか？ モレックスは、この機能のためのサポートを提供しますが、業界はこの進歩した水準を達成するためにかなり苦労しています。

数十年の経験のある当社は、市場は4つの進化段階を経てきており、現在は、すべての人にマージンの向上を提供する私たちがスマートI/O段階と呼ぶ段階にあると理解しています。私たちは、次の段階は、柔軟性の向上に焦点を当て、具体的に論理を追加して、可能な場合はプログラマブルロジックコントローラー（PLC）を排除します。このアプローチは劇的にキャビネットサイズを縮小し、プロセス内のコスト構造を向上させます。

システムは進化する必要があり、進化できるということを認識することが重要であり、このためには、多くの計画、特にインダストリー4.0の通信の課題を解決すると言う目標を達成するための計画が必要です。効果的に進化するシステムを設計し構築するということは、当初からアーキテクチャ、前に進むために必要な柔軟性とスケーラビリティを組み込むことを意味します。これは将来何を設置しなければならないかを認識するプロセスであり、適切に計画し、境界を排除し、長期的な顧客ニーズへの適合性を重視するプロセスです。

自動車業界は、革新的なロボットマシンビルダーが製造した多数のスマートマシンの実装に成功している主要な業界のひとつです。一方、マテリアルハンドリングは、これらのマシンを導入することにより、流通、電子商取引、倉庫管理におけるオートメーションの増加のための、最近の膨大なニーズの急上昇に対応しています。食品・飲料（F&B）業界では、これらのテクノロジーを使用して、これまでの、たとえばボトル充填などの「ウエット」な手法から、よりコスト効率の高い「ドライ」な処理へと急速にシフトしています。

自動車業界が大量のアセンブリーマシンを要求することから、簡単に取り付け取り外しのできるモジュールが採用されるようになっており、全体的な工程の生産性、柔軟性、カスタマイズ性に大きな影響を与えています。このようにモジュールをスイッチ式に出し入れできることは、新しいモデルを生産ラインからすばやく出せることを意味します。

業界内の他の多くの企業と同じようにモレックスも、IOリンク技術を提供することにより、M2M効率の達成のための実践的なアプローチを訴求しています。IOリンク技術は、M2Mインターフェースの最初の例で、業界を横断する形でインダストリー4.0の可能性を前進させます。インダストリー4.0を推進するすべての人にとって歓迎すべきニュースは、IOリンクは現在人気の波に乗っており、2020年にその導入は強力な上向きの曲線を描いて上昇していることです。実際2020年の末までにIOリンクは2100万台のノードに導入され、2019年に対し31%の上昇となりました。*

IOリンクの人気は至極もっともなものです。IOリンクはセンサーとアクチュエーターを接続するための最新のインターフェースで、モニタリングと予知保全の重要なプロセスを含め、インダストリー4.0の野心的な目標を直接的にサポートするものです。全体的な製造プロセスの最適化が、ますます重要なニーズとなる中で、テストとQAのためのバックエンド手順を含む全体的な生産方法のベストプラクティスへの新しいインサイトを提供するため、製造環境の温度と湿度のデータは、より幅広い生産データと統合する必要があります。

その論理をローカルにM2Mベースで適用するマシンの自律性を高めることにより、インダストリー4.0のマシン効率の推進は向上することをモレックスは認識していますが、当社はIO-リンクの機能のみに限定しているわけではありません。

むしろ、当社はセンサーから集め、クラウド内にあるビジネスインテリジェンスシステムによって処理された生産データは、ローカル生産ライン上のスマートI/Oテクノロジーにより、マスターPLCに全体管理を実装させる必要なく、より柔軟に処理できると理解しています。このアプローチにより、当社は極めて多用性が高く、カスタマイズされたソリューションを提供することができます。

モレックスの業界調査によると、現在IAシステムを支配している古くからあるフィールドバスを含む多くのプロトコルに不満があるという回答が寄せられています。リモートアクセスの改善やロボットのさらなる機能統合を含むオープンコミュニケーションの注入は、業界の実務者の要望リストに頻繁に含まれていました。

直感的ではないかもしれませんが、インダストリー4.0の多くの利点は、工場の管理者が制御を譲り、ローカル化されたロジックと安全で自律的な機能のレベルを上げてM2Mインターフェイスを強化することを学んだときに初めて実現されるでしょう。

この自律性の向上は、よりスマートでコネクテッドな未来に向けた次の論理的ステップです。機械、ロボット、生産ラインのソフトウェア定義を可能にすることで、接続性、安全性、拡張性、効率性に対する増大する要求を満たすことができます。手動での作業を排除し、ハードウェアへの依存度を低減することで、企業は、総所有コスト（TCO）の削減、利益率の向上、デジタル製造業の新たな要求に応えるための俊敏性の向上への明確な道筋を、そう遠くない将来に見出すことができるでしょう。

_{**Source: Reinhard Schlagenhaufer – Leader, IO-Link Working Group}

_{https://profinews.com/2021/06/io-link-reaches-inflection-point/?utm_source=Newsletters&utm_medium=AW+PROFINEWS&utm_term=20210618&oly_enc_id=8797J5375167J4C&utm_medium=Email&utm_source=AutomationWorld&utm_campaign=PROFINEWS}

モレックスの業界調査への回答者は、プロトコルの多くに不満を示しており、これには現在IAシステムを支配している大昔からのフィールドバスも含まれます。改善されたリモートアクセスや、さらに機能的なロボット工学の統合を含め、オープンコミュニケーションの導入は、産業界の第一人者のウィッシュリストに良く登場します。

直観的ではないように見えるかも知れませんが、工場マネージャーが、ローカライズされた論理と安全、自律機能の水準を向上させることを通してM2Mインターフェースを向上させるべく管理を委譲することを学んだ時に初めてインダストリー4.0の多くのメリットが実現します。

この高度化された自律性は、よりスマートでより接続する未来へ向けた次の論理的ステップです。マシン、ロボット、生産ラインのソフトウェア定義を可能にすることにより、それらは、接続し安全でスケーラブルな効率的運用への高まる需要に応えることができます。手作業を排除しハードウェアへの依存度を下げることにより、企業は、それほど遠くない未来において出現してくる新しいデジタルマニュファクチャリングの要求を満たす、総所有コスト（TCO）の低減、利益の改善、そして機敏性の向上への明確な道筋を把握することができます。

**出典：インハルト・シュラーゲンハウファー、IO-リンク作業グループリーダー

https：//profinews.com/2021/06/io-link-reaches-inflection-point/?utm_source=Newsletters&utm_medium=AW+PROFINEWS&utm_term=20210618&oly_enc_id=8797J5375167J4C&utm_medium=Email&utm_source=Automation