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May 14, 2023

配線しましょう!

Ehi Bob Metcalf: se stai leggendo questo, datti una grande pacca sulla spalla.

ねえ、ボブ・メトカーフ: これを読んでいるなら、自分の背中を大いに叩いてください。 あなたがいなかったら、機械工場や製造会社は今でも USB フラッシュ ドライブを使用して CNC 機器にファイルを転送していたでしょう。これはかつて「スニーカーネット」と呼ばれた古風なやり方です。 ペーパーレスの出張者や自動時間追跡は存在しないでしょう。 マシンデータを迅速かつ簡単に収集する方法がなかったら、産業用モノのインターネット (IIoT) が勢いを増すことはなかったでしょう。 そして、店舗に毎日 1 ～ 2 回追加の生産シフトを与える完全な消灯製造のことですか? それは可能かもしれないが、フロアへの深夜の訪問ははるかに多くなるだろう。

メトカーフについて聞いたことがありませんか? 大丈夫; 1973 年にパロアルト研究センターで働いていたときに、彼と同僚のエンジニアのデビッド ボッグスが発明した彼の発案であるイーサネットについては、きっと聞いたことがあるでしょう。それ以来、メーカーは地球を数周できるほどの CAT-5 ケーブルを張り巡らせ、接続してきました。 CNC 工作機械をエンジニアリング ルーム、工具小屋、フロント オフィス、およびその間のあらゆる場所に送ります。 それとも持っていますか？

ここで引用された人々の何人かは、少なくともネットワーキングと接続性の観点からは、あまりにも多くの店が依然としてパラシュート パンツとブレイク ダンスの時代から立ち往生していると言うでしょう。 その結果、潜在的な進歩や利点の多くはまだ手の届かないところにあります。

ミシガン州ロチェスターヒルズにあるファナック・アメリカ社のアフターマーケット・サポート担当シニアアカウントマネージャー、ロブ・テイラー氏は、「サムドライブの使用は依然として非常に一般的だ」と述べ、「実際、機器をネットワークに接続することが最大のつまずきだと言えるだろう」と語った。 IIoT またはデータ収集プロジェクトを実装するときにブロックします。」

これは残念なことだ。なぜなら、Taylor 氏らが指摘しているように、事実上どのようなデータ収集ツールでも、インストールしてから数分以内に CNC 機器から有用な情報が流れ始めるからである。 ファナックの場合、工作機械監視ソフトウェア「MT-LINKi」がこれにあたります。

「つい先週、大規模な設置を完了しましたが、電源を入れるとすぐに、6台のマシンが冷却ファンが壊れたと苦情を言い始め、そのうちの1台はサーボモーターが地絡していました」と彼は語った。 「別のケースでは、新しいマシンを接続したところ、店主が、最近 MT-LINKi に接続したマシンの 1 つが動作中にちらつく理由を尋ねました。...誰かがオペレーターに実行するように指示したことが判明しました。 「ガントリー ローダーを 80% に設定し、誤って CNC の送り速度オーバーライドをそこでも設定してしまいました。現在、オーナーは店内のすべてのマシンを接続したいと考えていますが、すべてはイーサネット ケーブルから始まります。」

この記事はネットワークに関するものであり、データ分析の大きな可能性やそれがもたらす改善の機会についてではありません。 ただし、次の点に注意することが重要です。A) 実質的にすべての CNC 工作機械は、何らかの接続形式の候補であり、B) 最も基本的な制御装置であっても、機械のステータス、アラーム履歴、サーボとスピンドルの負荷、送り速度のオーバーライドに関するデータを喜んで共有します。 、そしてほとんどの工作機械メーカーが頑固に設置を要求するアンドンライトによって提供される情報よりもはるかに多くの情報が得られます。

Taylor 氏は、ファナックが 1998 年に i シリーズ CNC を導入したこと、そして「i」はインテリジェントを表し、ネットワーク対応であることを意味すると指摘しました。 当時イーサネットはオプションでしたが、2004 年に 16/18 iB シリーズに組み込まれました。 ファスト イーサネットを搭載した新しいマシンは、100 メガビット/秒のデータ転送速度を誇り、これは一部の店舗で現在も使用されているシリアル通信規格 RS-232 の約 5,000 倍です。

Casey Croussore も同様の話をしていますが、接続トンネルの終わりには光が見えています。 ノースカロライナ州シャーロットにある Okuma America Corp. のソフトウェアおよびファクトリー オートメーション製品の主任エンジニアである Crousore 氏は、ここ数年、彼と彼の同僚が対応してきたネットワーク関連の質問の数が「天井を突き抜けた」と述べました。

「その多くは、機械の監視と IIoT への関心の高まりによって引き起こされていますが、懸念すべき知的財産もあります」と Crossore 氏は述べています。 「会社の IP をネットワークからコピーするよりも、メモリースティックに会社の IP を保存して外出するほうがはるかに簡単です。そうすれば、アクセス許可をより適切に適用できます。」

それでも、多くの店主とその経営陣は恐怖のために行動をためらっている。 主な恐怖には次のようなものがあります。

これらの懸念にはそれぞれ一定のメリットがありますが、孤立した非コミュニケーション工作機械に伴う時間のロス、制御の欠如、視認性の低下が、利益と損失、偉大と凡庸の違いを生み出す可能性があります。 そしてそれはクラウドなしの場合です。 現在、フィードや速度からサービスとしてのソフトウェアに至るまで、あらゆるものをクラウドベースのプラットフォーム経由で利用できます。 切削工具およびワークホールディングのサプライヤーは、Web サイトで豊富な技術情報を無料で提供しています。一方、CAD、ERP、および PLM プロバイダーは、従来の「オンプレミス」ソリューションよりも低価格のエントリー価格を顧客に提供しています。

しかし、セキュリティについてはどうでしょうか? CNC 機械を内部ネットワークに接続することは別のことですが、デジタルの「西部開拓時代」に対してファイアウォールを開くと、容認できないリスクが生じます。 IT プロフェッショナルなら誰もが言うでしょうが、不注意なインターネット サーファーは、ノミ首輪のない犬よりも多くの虫を拾う可能性があります。そのため、一部のメーカー、特に航空宇宙および防衛分野のメーカーは、クラウド ベースのソフトウェアの考えを受け入れることさえ拒否します。そしてサービス。

それでも、平均的な母子商店、さらには多くの中小企業にとっては、自社のソフトウェアをアマゾン ウェブ サービスや Microsoft Azure でホストしている企業と自社のネットワーク セキュリティ アナリストのチームと提携するほうが、依存するよりもおそらくリスクが低いでしょう。社内の IT 担当者は、オペレーティング システムにパッチを適用したり、次の大規模なサイバー攻撃に備えてスキャンしたりすることに日々を費やしていないことが多く、多忙を極めています。

「先日、ある店主と話をしましたが、その店主は前世で侵入テストを行っており、積極的に会社のネットワークに侵入しようとしていたのです」とクロッソア氏は語った。 「マシンの接続に関して、CNC のような価値の低いターゲットをわざわざ狙うハッカーはほとんどいないと彼は私に言いました。彼らは G コードではなく、クレジット カード情報とパスワードを狙っているのです。しかし、彼はまた、専門家にとって、完全に安全なデバイスはありません。」

このため、機械制御ソフトウェア、部品プログラム、オフセット テーブル、マクロ変数を定期的にバックアップすることが重要です。作業現場がネットワーク化されている場合、この作業は非常に簡単になります。 ビジネスのセキュリティと接続を専門とする企業と提携するのも良いアイデアかもしれません。 その 1 つがダラスに本拠を置く AT&T ビジネスで、アンデ・ハザード氏は製造担当副社長を務めています。

彼女とチームメンバーのスコット・リナバーガー氏は、「Four Ways 'Connectivity is Transforming Manufacturing by the Manufacturing Leadership Council」と、AT&T 製造ソリューション グループの電子書籍「スマート工場とは何ですか、どうすれば入手できますか?」という 2 つの文書を参照しています。 どちらも、ネットワークに興味がある人にとっては優れたリソースです。 彼らは、接続された工場フロアはもはやオプションではないと主張します。

「インダストリー 4.0 と IIoT の台頭により、一部の大手メーカーは現在、工場フロアにある数十万台の機械ベースのセンサーからデータを収集しています」とハザード氏は述べています。 「私たちはそれを大規模データと呼んでいます。」

これらの膨大なデータの山を社内で分析したいと考えている店舗もあるかもしれませんが、ほとんどの店舗は、結果として得られる改善の機会を収集するためにクラウドベースの分析サービスを使用することを選択しており、これは大量のインターネット接続を意味します。 ハザード氏は、大企業は通常、高速ファイバー接続でこのニーズを満たし、低遅延、優れた信頼性、リアルタイムの可視化に必要な速度を提供すると指摘しました。 中小企業や、インダストリー 4.0 への取り組みをまだ本格的に進めていない企業の場合、多くの場合、堅牢性が低い (ただしコストが低い) ケーブルまたは DSL 接続で十分です。

インターネット接続は確保されていますが、問題は工場の壁の中で何をするかということになります。 ここで専門的なアドバイスが必要になります。先ほどのボブ・メトカーフ氏の称賛に反して、それはイーサネットではないかもしれません。 「マルチアクセス エッジ コンピューティング (MEC) は、メーカー向けのプライベート セルラー環境を構築する場所です」と Linabarger 氏は付け加えました。 「これにより、企業は、すべての業務とその結果得られたデータをネットワーク内に事実上閉じ込めることができます。また、工場の外に出す必要があるデータについては、壁の向こう側にファイバーが存在します。」

Hazard 氏は、MEC が万能のソリューションではないことをすぐに認めています (ただし、それに近いものではあります)。 工場では、ゲスト ネットワークや特定のモバイル デバイスなどの機能を既存の Wi-Fi に依存し、損失のない接続が必要な CNC 工作機械の接続にイーサネットを使用するハイブリッド アプローチが必要になる場合があります (たとえば、NC プログラムを制御装置にスプーンで供給するなど) 、または電波干渉が懸念される場所。 また、5G という携帯電話技術もあります。これはまだ業界にその地位を確立していないものの、既存の接続オプションに代わる高速、簡単、安全な代替手段として期待されています。

「特効薬はありませんが、堅牢な製造ネットワークの設計と実装に関して、非常に説得力のあるストーリーを語ることはできます」と彼女は言いました。 「これは、インダストリー 4.0 と IIoT を活用したいと考えているショップにとっての最初のステップです。」

幸運にもそのようなネットワークを持っている人は、さらに別の考慮事項に直面することになります。それは、どの通信プロトコルを使用するかということです。 Croussore 氏は、北米のほとんどのショップが MT Connect を選択していると語りますが、これが唯一の選択肢ではありません。 また、オープン プラットフォーム コミュニケーション (OPC) という技術もあります。これは、「複数のベンダーの多様なプラットフォーム間で情報を簡単かつ安全に交換できるようにし、コストと時間のかかるソフトウェア開発を行わずに、それらのプラットフォームをシームレスに統合できるようにするために作成された」テクノロジーです。

これはアリゾナ州スコッツデールに拠点を置く OPC Foundation の Web サイトからのものです。 また、同組織の北米担当ディレクターであるマイク・クラーク氏は、2 つの標準を直接比較することには消極的ですが、OPC 統一アーキテクチャ (UA) はその名前が示すとおりであると指摘します。 これはオープンであるため、「トランスポートに依存しない」、つまり TCP、UDP、FTP、MQTT など、使用するプロトコルが関係ないという派手な言い方です。

「OPC財団はユビキタスデータモデルを定義しています」とクラーク氏は語った。 「言い換えれば、私たちは情報を運ぶために使用されるトランスポートについてはそれほど心配しておらず、情報が組織のあらゆる側面にわたって保存され、それを利用できるあらゆるシステムで利用できるようになっているということだけを考えています。工作機械、ロボット コントローラーやエッジ デバイス、クラウド上に存在する MES プラットフォームなど、データ モデルはすべてのレイヤーを超えており、変換や再フォーマットの必要はありません。」

この最後のステートメントの例外は、メーカーが OPC UA クライアントまたはサーバーを備えていない製品を使用している場合であり、その場合はすぐに入手できるアダプターが必要です。 しかし、進行中の規格の開発に参加した「企業の洗濯リスト」を考慮すると、これはますます起こりそうもない出来事である。 最新のイテレーションのデモンストレーションでは、15 の異なる制御を備えた 15 の競合ベンダーが、ゲートウェイ、トランスレータ、コンバータを使用せずにフラット ネットワーク全体でデータを共有しました。これは、クラーク氏が示唆したイベントであり、「現在の状況は大きく変わる」でしょう。

「私のキャリアを通じて、私はこの永遠のバトルロワイヤルが多数の機器サプライヤーとベンダー間で行われるのを見てきました」と彼は語った。 「たとえば、石油・ガス部門の上流生産会社で働いていた私の前世では、世界の産業ソリューションプロバイダーが自社のさまざまな製品を披露できる「ベークオフ」を主催していました。そして、これらの企業は提供するかもしれませんが、非常に高品質な製品でありながら、競争力も非常に高く、共有ドメインでの運用を意図したものではなかったので、多くの場合、これらの異なるソリューションを相互に連携させるためにインテグレーターを導入する必要がありました。イライラしました。」

Clark 氏によると、OPC UA のおかげで、その時代は急速に消えつつあります。 データ共有は普遍的であるだけでなく、データ自体がコンテキスト化されています。 受信デバイスは、誰が、何を、なぜ、いつ、どこで送信したかを把握しており、OPC UA フィールド交換のおかげで、トランスレータ、インテグレータ、またはゲートウェイを必要とせずにこれを実現します。 「デジタル変革と IIoT の時代において、データは製造業者を取り囲む蝶の万華鏡のようなものです。OPC UA は、製造業者がすべてを捕捉できるネットです。」

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