産業用制御システムをワイヤレスに移行する

多くの産業および製造会社は、内部プロセスを改善するために、センサーデータとコントローラーシステムのワイヤレスネットワークを統合し始めています。発電所から石油精製所、あらゆる種類の製造施設に至るまで、産業用制御システム（ICS）により、より多くのプラントをより高い効率で稼働させることができます。

ワイヤレスローカルエリアネットワーク（WLAN）テクノロジやセンサーと制御タイプのテクノロジなど、プラントメカニズムと統合するために後付けできるワイヤレステクノロジにはいくつかの種類があります。プラント内のセンサーとコントローラーをモノのインターネットに接続することは、産業用IoTまたはIIoTとして知られています。

この記事では、IIoTを確認し、ワイヤレス産業用制御システムを統合するときに組織が直面する可能性のある課題について説明し、産業用IoTのメリットを確認します。見てみましょう。

産業用IoT（IIoT）とは

モノのインターネットは、消費者、M2M、産業の3つのカテゴリに大まかに分類できます。

消費者向けIoT 消費者の生活の中で物、センサー、電化製品、電話、HVACシステム、およびその他のワイヤレス接続された「物」を具体化します。消費者向けIoTデバイスは通常、家庭で見られます。インターネットに接続されたアラームシステムやNestのスマートサーモスタットを考えてみてください。これは市場の飽和領域であり、この分野の「ビッグプレーヤー」は消費者向けIoTデバイスに関与しています。

マシンツーマシン（M2M） IoT 一般にセルラー接続デバイスを指しますが、産業用アプリケーションを含む、より広い用語としても使用されることがよくあります。

産業用IoT は、ワイヤレステクノロジーの最も古い市場の1つです。ただし、オペレーショナルテクノロジー（OT）スタックを備えたプラントには、多くの場合「エアギャップ」ネットワークがあります。つまり、インターネットに接続されていません。これは主に、多くのOTシステムがインターネットが存在する前に作成されたため、「石器時代」にとどまっているためです。物理的なアクセス以外ではアクセスできないシステムをハッキングするのは難しいため、セキュリティも重要な役割を果たします。

石油精製所では、産業用IoTシステムは、自動タンク読み取りセンサーのような単純なものである可能性があります。これにより、タンクがオーバーフローするのを防ぎ、タンクのレベルを手動で読み取るためにスタッフに支払うコストを削減します（これについては後で説明します）。

一部の企業は、これらのプロセスを賢明にして、閉ループの産業用制御システムに接続し始めています。 自動化を産業プロセスに取り入れようとすることは、産業用IoTの主な価値ポイントです 。

産業用IoTを制御システムに統合することの利点と課題

一部の人にとっては驚きかもしれませんが、一部の組織では、ICSテクノロジの選択と実装よりも、システムとプロセスに大きな問題があります。どうして？プラントに実装して「よりスマート」にすることができるテクノロジーはたくさんありますが、このテクノロジーをハードウェアに実装するのは必ずしも簡単なプロセスではありません。

産業用制御システムをワイヤレスに移行する際に統合するテクノロジーのタイプを決定することは、重要な決定です。 2つの主な選択肢は、WLAN（WiFiタイプのテクノロジー）またはより専用のセンサーに焦点を合わせたワイヤレステクノロジーです。どちらにも、いくつかの固有の長所と短所があります。

WLANテクノロジー

Wi-Fi / WLANの利点は、すべてがかなり相互運用できるように標準化されていることです。ほとんどのコンピューターベースの制御システムは、Wi-Fiネットワーク接続用にすでに改造されています（または簡単に装備されています）。プラントにWi-Fiネットワークを展開し、産業用制御システムを管理するためのコンピューターシステムを購入すると、ITの問題が発生する可能性があります（コンピューターと機械がどのように相互に通信するかを把握している間）。ただし、Wi-Fiの相互運用性と標準化の問題はすでに処理されているため、テクノロジーとの統合に関する大きな課題はありません。

ただし、Wi-Fiにはいくつかの欠点があります。長距離を移動する必要のあるデータパケットがある場合、Wi-Fiの範囲が限られていることが取引を妨げる可能性があります。

センサーに焦点を合わせたワイヤレステクノロジー

産業用システムの市場に出回っているセンサーおよびコントローラーに焦点を当てたワイヤレステクノロジーは、WLANテクノロジーよりもはるかに少ないですが、まだ多くのオプションがあります。センサーレベルのテクノロジーは、システム統合のために課題となる可能性があります。つまり、センサーが無線（MODBUSなど）にどのように接続し、データストリームをキャプチャして、既存のデータ管理ソフトウェアシステムにルーティングするかです。

課題は、実際にはシステム統合の1つになります。この場合、センサー、無線、コントローラー、およびソフトウェアはすべて、まとまりのあるシステムの一部として連携して機能します。競合するプロトコルとテクノロジーの数が非常に多いことを考えると、このレベルでの広範な標準化は、今後10年間は​​発生しない可能性があります。

注意事項

上記の情報に基づいて、産業ニーズのためのIoTへの投資はビジネス主導の決定であるべきであることは明らかです。組織は、コストの削減、特定の効率の向上など、特定のビジネス成果を達成するのに役立つシステムの構築にのみ焦点を当てる必要があります。

IIoTがテクノロジーのせいで難しいだけでなく、インフラストラクチャとプロセスのせいでさらに難しいことについて話しました。そうは言っても、インフラストラクチャに早い段階で多額の投資をすることは誰にも勧めません。どうして？標準とテクノロジーは常に変化しているからです。

最初のステップとして、組織は、統合が容易で、真のROIが関連付けられているエンドツーエンド（またはほとんどの場合エンドツーエンド）のシステムを検討することをお勧めします。そうすることで、純粋なインフラストラクチャへの投資として間違ったテクノロジーに投資することなく、組織の幅広いニーズについて多くのことを学ぶことができます。

これは、当然のことながら、迅速に行動したい一部の組織にとっては困難です。彼らは、これは段階的なアプローチではないと考え、企業全体に大規模なシステムを作成するためのより積極的な計画を望んでいる可能性があります。スペースの絶え間ない変化と成長のために、すべての企業が（ある時点で）間違った独自のテクノロジーに投資することを覚えておいてください。

この種のコストのかかるミスから身を守るために、最初にソリューションと結果の背後に投資してください。これらは、将来のインフラストラクチャに関するより戦略的な決定に情報を提供するのに役立ちます。

ワイヤレス産業用制御システムが役立つ4つのこと

前述のように、産業用IoTの主な価値ポイントは、産業用プロセスの自動化を推進する機能です。効率の向上とコストの削減は組織の成功と収益性を決定する可能性があるため、組織は常にこれらの問題を調整および調査しています。そのためには、これらの重要な結果がどのように達成されるかを理解することが重要です。 IIoTを組織に統合することの利点は次のとおりです。

1。過度の「人的資源」は避けてください。

以前に参照した石油精製所を覚えていますか？その例に戻りましょう。この石油貯蔵場と製油所はテキサス州の田舎にあり、タンクを空にする必要がある時期を監視するために、誰かが毎日1時間ごとに石油レベルをチェックするために車で出かける必要があります。これは重要な仕事ですが、製油所の管理にはかなりの費用がかかります（つまり、車両のガス、個人の給与など）。そのため、経営陣は、1時間ごとにワイヤレスでレベルを読み取るワイヤレス産業用制御システムを追加することにしました。今では、人員を節約するより効率的なシステムがあり、それによって収益が向上しています。

2。スクラップを保存します。

資産の管理と管理は、分析や事業運営の問題になることもありますが、スマートな産業用制御システムによって解決できることが多い問題です。必要のない部品を探したり購入したりする時間が少なければ少ないほどよいのです。 Link Labsで、持っているドライバーを追跡できないため、毎月新しいドライバーを購入するのに多くのお金を浪費しているとしましょう（有罪です！）。もちろん、誰にとっても損益分岐点があります。ワイヤレス制御システムを介してドライバーを追跡することは、ドライバーを絶えず交換するコストに見合う価値がありません。 Link Labsのような小規模な組織では、ドライバーを追跡するためにそのようなシステムを使用することは考えられませんが、一部の大規模な産業プラントでは、スマートな「スクラップ節約」ソリューションが経済的に正当化されます。

3。運用コストを削減します。

多くの組織は、エネルギーを浪費するためにお金を浪費しています。照明をつけたままにする場合でも、必要のないときに機械を稼働させる場合でも、不必要な電力使用は大規模な運用のコストを大幅に押し上げます。幸い、センサーレベルのテクノロジーはこれらのタイプのシナリオに最適です。建設会社を例にとってみましょう。上級管理職は、人間が操作する重い機械がすべて使用されていないときにオンのままになっていることに気付いた場合、誰かが座席に座っていない限りマシンをオンにできないセンサー駆動のソリューションを実装できます。

特に大規模な組織では、アイドリングマシンの燃料とメンテナンスのコストが非常に急速に上昇する可能性があります。 IIoTを統合することで、大企業全体のプロセスを改善できる場合は、収益を節約できます。

4。 「完全に最適化された」プロセスをさらに最適化します。

IIoTは、何十年にもわたって最適化の矢面に立たされてきたプロセスから最後のペニーを絞り出すのに役立ちます。肉眼では、プロセスをこれまで以上に最適化できないように見えるかもしれませんが、通常はまだ効率が見出されます。人間は特定の（そして限られた）範囲でしかプロセスを最適化できないため、マシンレベルのセンシングと制御に移行した場合にのみ、何を改善できるかを確認できます。ミリ秒レベルで時間を節約し始めると（これはセンサーテクノロジーの産業用制御システムで可能です）、大規模な最適化プロセスから「最後の一滴を絞り出す」ことができます。

重要なポイント

この記事から2つだけを取り上げる場合は、次のようにします。

1. 他の場所で読んでいるかもしれませんが、ワイヤレス産業用制御システムの選択肢はWLANネットワークだけではありません。 ワイヤレスセンサーネットワークとワイヤレスコントローラーで非常にうまく機能するテクノロジーは他にもあります（WLANテクノロジーよりも範囲とパフォーマンスが優れています）。
2. 特定のワイヤレスソリューションを進める場合は、システムレベルの複雑さを理解しているパートナーがいることを確認してください。 最後に必要なのは、過度に複雑な（そして不十分な）modbusを購入し、システムが計画どおりに機能しない場合に支援なしで放置することです。