産業用インターネット接続ドキュメントはコア標準を評価します：DDS、OPC-UA、Webサービス

インダストリアルインターネットコンソーシアムは、リファレンスアーキテクチャガイダンスの重要な部分であるコネクティビティフレームワークドキュメントをリリースしました。これは実際には非常に重要です。このドキュメントでは、IIoTシステムの接続性の詳細を掘り下げ、接続性テクノロジー/標準を評価するための基準を確立し、DDS、OPC-UA、WebServicesなどのコア接続性標準のいくつかの可能性のあるテクノロジーを提案します。言い換えれば、ここには本当に価値のあるガイダンスがいくつかあります。

IIoTシステムの接続性とは何ですか？

インダストリアルモノのインターネットコネクティビティドキュメントによると、「コネクティビティは、機能ドメイン内の参加者間、システム内の機能ドメイン間、およびシステム間で情報を交換する機能を提供します。交換される情報には、センサーの更新、イベント、アラーム、ステータスの変更、コマンド、および構成の更新が含まれる場合があります。」より具体的には、接続性は、IIoTシステム内およびシステム間の相互運用性をサポートする重要な分野横断的な機能です。この作業の目標は、プロプライエタリおよび業界固有の標準の現在のミッシュマッシュを超えて、オープンなIIoT標準ベースのフレームワークに移行することです。

技術的な観点から接続性を見ると、図1は、接続性機能がネットワーク、接続性、および情報スタックのどこにあるかを示しており、接続性をトランスポートとフレームワークの2つの異なる層に分割しています。トランスポート層は、「ビットとバイト」を使用して、技術的な相互運用性を提供します。 明確に定義された通信プロトコルを使用して、エンドポイント間で共有されます。」フレームワークレイヤーは、「構造化データ型」を使用して、構文の相互運用性を提供します。 エンドポイント間で共有されます。データを共有するための共通の構造を導入します。つまり、共通のデータ構造 共有されます。このレベルでは、共通のプロトコルを使用してデータを交換します。交換されるデータの構造は明確に定義されています。」コネクティビティフレームワークレイヤーによって提供される構文上の相互運用性を通じてコネクティビティのニーズに対応し、コネクティビティフレームワークの標準を評価することは、このドキュメントの重要な貢献の1つです。

図1.以下のネットワーク機能を使用した接続–インターネットプロトコルは、システム参加者間でメッセージとデータを通信するためのレイヤーを提供します。

コア接続標準の概念。

IIoTシステム内およびシステム間の相互運用性を確保するために、Connectivity Frameworkドキュメントでは、コア接続標準の使用を推奨しています。図2は、このコア標準がシステムの接続バスになり、ネイティブデバイスとアプリケーションを直接統合し、レガシー、または非コア標準のデバイスとアプリケーションをプロトコルゲートウェイまたはブリッジを介して統合する方法を示しています。このようにして、非標準エンティティをコア接続標準に「正規化」できます。このコア接続リファレンスアーキテクチャは、IIoTシステムの安全なデバイス間相互運用性を確保するためのIICのガイダンスの中心です。

図2.コア接続標準を使用すると、IIoTシステム内およびシステム間での相互運用性と合理化された統合が実現します。

接続標準の評価。

IICの主要な目標であるさまざまなIIoTシステム間の統合と相互運用性の課題を軽減するために、このドキュメントでは、IIoTの接続テクノロジと標準を評価するための方法とテンプレートを提供します。これには、DDS、OPC-UA、HTTP / WebServices、OneM2M、MQTT、CoAPなどのほとんどのIIoT標準の評価が含まれます。これらの標準の多くは、図3に示すように、接続スタックのさまざまなレベルに対応していることがわかります。各標準の詳細は、ドキュメントに記載されています。

図3.IIoT接続標準と接続スタック上のそれらの位置。

コア接続標準としてのDDS。

図3から、ドキュメントがDDSを含む4つの接続フレームワーク標準を評価していることがわかります。さらに、Connectivity Frameworkドキュメントには、コアを選択するための要件に関するガイダンスが記載されています。 接続フレームワーク標準。コア接続フレームワークは次の条件を満たしている必要があります：

• 構文の相互運用性を提供する
  • 型システム（DDS、OPCUAなど）であるデータをモデル化する方法を提供する
  • 単なる「単純な」メッセージングプロトコル（MQTT、COAPなど）にすることはできません
• 強力なガバナンスを備えたオープンスタンダードになる：
  • IEEE、OASIS、OMG、W3C、IETFなどのSDOから
• 水平でニュートラルであること
• 安定して多くの業界に展開する
• 他のすべての接続コア標準への標準定義のコアゲートウェイを用意する
• のようなコア機能を提供します パブリッシュ/サブスクライブ、リクエスト-リプライ、ディスカバリーなど。
• 非機能要件を満たす：パフォーマンス、スケーラビリティ、セキュリティ、...
• ビジネス基準を満たす：単一ベンダーの単一コンポーネントを必要としない、SDKをサポートしている、オープンソース実装を持っているなど。

図4では、これらの要件に対して評価された4つの潜在的なコア接続フレームワーク標準を確認できます。 DDSはすべての要件をサポートし、すべての業界にわたるIIoTシステムの有望な標準です。

図4.主要な接続フレームワーク標準に​​適用されるIIoT接続コア標準基準。

特に、DDSを別の有望な接続フレームワーク標準であるOPC-UAと比較すると、下の図5から、非常に異なるシステムのユースケースに対応していることがわかります。主な課題がIIoTシステム全体でソフトウェアアプリケーションを統合することである場合は、DDSが適しています。エッジデバイスにインターフェイスを提供して、システムインテグレーターが後で製造ワークセルのように統合できるようにすることが課題である場合は、OPC-UAが適しています。

図5.コア接続フレームワーク標準に​​よって対処される重複しないシステムの側面。

ご覧のとおり、このIICドキュメントは、IIoT接続に関する多くの重要なガイダンスと明確な概念を提供します。 IIoT接続標準評価プロファイルを使用して、システムに関心のある他の標準を評価したり、ガイダンスを使用して主要な標準から選択したりできます。詳細については、ドキュメントをダウンロードしてください。