産業用ネットワークよる歯ブラシ製造のリモート監視と自動化

　インダストリー4.0は、資産の構築・運用・維持の方法を大きく変えています。企業が競争力を維持し、持続可能な成長を実現するためには、最新技術を活用し、スマート製造の機能を導入することが不可欠です。多くの場合、生産、エネルギー管理、サプライチェーン、製品ライフサイクルのあらゆる側面がデジタル化によって改善される可能性があります。

　デジタル化とIIoTの活用により、製造業者はリソースの最適化を図り、製品の品質向上、エネルギー消費の削減、稼働停止時間の最小化、保守コストの削減、そして自動モニタリングによる運用安全性の向上といった戦略的な目標を達成できます。工場のマネージャーは、リアルタイムのデータ分析を活用することで、生産管理や生産性の最適化が可能になります。

　例えば、ベトナムの歯ブラシメーカーが既存の工場をスマート工場に変革する場合、まずはデジタル化と設備の相互接続性が出発点となります。彼らは、管理効率を向上させ、重要な作業を自動化するために、リモートでの機械モニタリングや制御ソリューションを導入する必要がありました。IIoTを活用することで、機器の情報がエンドツーエンドで共有され、製造業者は効率の低下や問題を早期に発見できるようになります。その結果、時間やコストを節約し、より高度なビジネスインテリジェンスを得ることができます。

　生産性の向上や人件費の削減、設備やセンサーデータの効果的な可視化を実現するためには、データ収集とプロセス制御の自動化が必要でした。最初のステップとして、サイクルタイム、I/Oのオン／オフ、エラーアラート、圧力弁の状態、電力パラメータ、プラスチック射出センサのデータなど、重要なプロセス情報のリモートモニタリングを導入しました。また、温度や湿度の測定データもデジタル化されました。

　しかし、製造ラインは主にオフライン機器で構成されていたため、機械オペレータは紙ベースでのデータ収集や対面による設備モニタリングに頼らざるを得ませんでした。デジタル化の不足は、データの統合収集や解析を妨げるだけでなく、広大な施設内の機器間で通信ネットワークケーブルを敷設することも困難にしていました。

　そこで、既存の製造ラインに大きな改修やコストをかけることなく、迅速に導入できるリモートポイント間でのデータ可視化ソリューションが求められました。このソリューションは、流量制御を改善し、廃棄物処理を削減できる高度な技術を提供する一方で、追加の機器設置スペースを必要としません。さらに、既存のインフラとの容易な統合、無線接続、プラグアンドプレイ機能、そして直感的に操作できるユーザーフレンドリーなインターフェイスが求められました。

• WISE-4220＋WISE-S251：2.4G Wi-Fi IoT ワイヤレスI/Oモジュール、6DIワイヤレスI/Oモジュール（RS-485 I/O 1ポート付き）
• ECU-1051：2LAN 2COMのModbus／BACnet／101／104／DNP3／PLC／Azure／AWS IoTゲートウェイ

　製造業者は、データ収集層、データ／プロトコル転送層、データ処理層、MES／SCADA管理システムから構成されるソリューションを導入しました。データ収集層には、アドバンテックのECU-1051TL産業用通信ゲートウェイとWISE-4220-A + WISE-S251ワイヤレスI/Oモジュールが採用され、設備からのデータ収集を担っています。収集されたすべてのデータはMES／SCADAシステムによってModbus TCP形式に変換され、MQTTプロトコルを介してプライベートサーバまたはクラウドに転送されます。

　WISE-4220 + WISE-S251 I/Oモジュールは、動作温度範囲 (周囲温度)：-25〜70°C (-13〜158°F) に対応し、多様なI/O（アナログ入力、デジタル入力、デジタル出力、リレー、RS-485）を備えた産業用設計です。DINレールや壁、スタック、ポールなどに取り付けることで、ケーブルなしで簡単に展開できます。ネットワークが切断された場合でも、付属のデータロガーが最大10,000件のデータをタイムスタンプ付きで保存し、接続が復元されると再送信できるため、データの損失を防ぎます。

　Arm® Cortex-A8プロセッサを搭載したECU-1051TLゲートウェイは、2つの10/100イーサネットポートを備えたオープンプラットフォームです。DNP3.0、OPC-UA、BACnet/IP、Modbus RTU/TCP、MQTTなど、多様な通信プロトコルに対応しており、さまざまなPLCとの互換性を確保します。また、RJ45イーサネットやWi-Fi、4G、SIMカード拡張用のmini PCIeなど、複数のデータ伝送方法も利用可能です。

　このソリューションには、弊社のADAM-6022 Ethernetベース デュアルループ PIDコントローラも含まれています。付属ソフトウェアにより、工場マネージャーはWebブラウザを通じてPIDパラメータの設定や制御セットポイントの監視を簡単に行えます。さらに、Linux OSおよびWISE-PaaS／EdgeLink SDKの提供により、システムインテグレータは特定のモニタリングニーズに対応したアプリケーションを開発できます。これには、完全無線のイーサネット通信ソリューションを必要とする分散型やクラウドベースのアプリケーションも含まれます。

　弊社のワイヤレスI/Oモジュールは、追加の配線を必要とせず、屋内外で柔軟に展開できるプラグアンドプレイ機能を提供します。これにより、工場マネージャーは迅速な導入が可能となり、設置時間とコストを大幅に削減できました。生産ラインから収集されたデータは製造実行システム（MES）に転送され、一元化された場所からリアルタイムでリモートモニタリングできるようになりました。その結果、ワークフローが合理化され、生産ラインのダウンタイムが削減されました。全体的な設備効率（OEE）のモニタリングにより、ダウンタイムを少なくとも2％削減し、年間で約20,000ドルのコスト削減を実現しています。

　また、ワイヤレスデバイスはAES-128暗号化に対応しており、ネットワークが復旧した際にはローカルに保存されたデータも取得可能です。これにより、データ移動中の安全性が確保され、データ損失を最小限に抑えることができます。メーカーは、市販の通信技術を活用することで、少数のI/Oモジュールだけで広範囲かつ高互換性のWi-Fiネットワークを構築することが可能です。弊社のワイヤレスI/Oソリューションを活用することで、メーカーは内部通信ネットワークと生産プロセスを効率的に再構築し、より持続可能な未来に向けた生産体制を実現できます。

　弊社は、コストを抑えつつ容易に導入でき、迅速に設定可能なプラグアンドプレイ機能を備えた多様なワイヤレス通信ソリューションを提供しています。人間工学に基づいたデザインと直感的なインターフェイスにより、顧客は最小限のプログラミングや開発作業で、データを直接管理することができます。さらに、弊社の産業ネットワークは、フロントラインでのデータ収集からバックエンドでの処理までを一括で提供し、運用の利便性を最大化します。

　スマート製造や自動化処理を実現するには、さまざまな職能が連携し、統合されたシステムと技術が必要です。これには、業界のトレンドや技術のロードマップを理解しているパートナーが求められます。アドバンテックは、数十年にわたる経験を活かし、専門知識と先進技術を統合して、特定の目的に特化した自動化システムを提供することで、製造業者がデジタルトランスフォーメーションの利点を引き出せるよう支援しています。