製造における統合名前空間:優れた運用のためのリアルタイムデータハブ

リサーチとベストプラクティス

7分 |ブログ |産業技術

統合名前空間（UNS）は、製造企業全体を表す単一の構造化されたリアルタイムデータモデルです。実際には、運用データの信頼できる唯一の情報源として機能します。

情報は資産、プロセス、ビジネスコンテキストごとに整理されているため、チームやマネージャーは必要なときに必要なデータをすぐに見つけることができます。 UNS を使用すると、データ生成者とデータ消費者が切り離され、公平な収集、キュレーション、使用が可能になります。

製造データの量と種類が急速に増加しているため、完全な可視性と一貫性を確保するには、統合された名前空間が重要です。

まだ異種データアプローチを使用していますか? UNS の構築、実装、管理について詳しくは、以下をお読みください。

製造データに新しいアーキテクチャが必要な理由

製造業には二重のデータ管理問題があります。それは、大量の情報と手動による機械データの収集です。 Manufacturing Leadership Council によると、現在、企業の 44% が 2 年前の 2 倍の量のデータを収集していますが、70% は依然として手動によるデータ収集に依存しています。

このデータは、常時接続された IIoT センサーや機器、プログラマブルロジックコントローラー (PLC)、製造実行システム (MES)、コンピューター化された保守管理システム (CMMS)、エンタープライズリソースプランニング (ERP) ツールなど、複数のソースから取得されます。

一方、手動プロセスは、脆弱な運用統合と組み合わされたデータサイロの継続的な使用から生じることがよくあります。たとえば、メンテナンスチームと生産ラインチームは、同様のデータを活用してベストプラクティスを伝えますが、この目標を達成するために異なるシステムを使用することもよくあります。これらのシステムの通信を支援するために、チームは実質的なデータスループットを処理できない汎用統合を使用する場合があります。これらの統合が失敗すると、チームは手動でデータを収集して処理する以外に選択肢がなくなります。

これらの課題を克服するには、リアルタイムで一貫した企業全体のデータアクセスが必要です。

従来の製造データアーキテクチャでは不十分な理由

従来の製造データアーキテクチャはポイントツーポイント統合に依存しており、システムは直接接続されて情報を交換します。これにより、接続されたアプリケーションに対するデータアクセスと洞察が得られますが、当然のことながらスケーラビリティが制限され、その結果、製造におけるデジタルトランスフォーメーションが遅くなります。インダストリー 4.0 フレームワークは今や組織にとって最優先事項となっており、リーダーの 92% が競争力を維持するにはスマートマニュファクチャリングへの取り組みが不可欠であると述べていますが、ポイントツーポイントモデルではまったく追いつくことができません。

従来の製造データアーキテクチャに関するその他の問題には次のようなものがあります。

システム間の緊密な結合

新しいアプリケーションの追加にかかるコストが高い

一貫性のないデータ定義

レイテンシと信頼性の問題

カスタム統合によるメンテナンスの負担

統合された名前空間の仕組み

製造業におけるUNSとは何ですか? アイデアはシンプルです。データへのアクセスと真実の単一ソースを作成することです。

実際には、次の 4 つのコンポーネントが重要です。

イベント駆動型アーキテクチャ（EDA）: EDA を使用すると、アプリケーションは変更やイベントが発生したときに通信します。これにより、データがタイムリーかつ関連性のあるものになることが保証されます。

パブリッシュ/サブスクライブモデル: パブリッシュ/サブスクライブモデルでは、データプロデューサーが UNS のトピックチャネルにデータをプッシュし、データコンシューマーが選択したモデルをサブスクライブします。

階層的なトピック構造: UNS は情報をネストされた形式に整理することで、ユーザーが必要なデータにオンデマンドで簡単にアクセスできるようにします。

リアルタイムデータストリーミング: 最後に、UNS データはデータプロデューサーからリアルタイムでストリーミングされるため、消費者はパターンの変化や傾向を迅速に特定できます。

その結果、データの生産者と消費者の分離が生じます。たとえば、メンテナンスチームが資産データをショップマネージャーやオペレーションリーダーと直接共有する代わりに、データは UNS に公開され、すべての加入者が更新情報を受け取ります。これにより、事業部門はニーズに最適なデータミックスを選択できるようになります。

統一された名前空間を支える主要なテクノロジー

統合された名前空間には、データアクセスと正確性を実現するための特定のテクノロジーも必要です。それらには以下が含まれます:

MQTT ブローカー: メッセージキューイングテレメトリトランスポート（MQTT）ブローカーは、パブリッシュ/サブスクライブモデルの基盤を形成します。

エッジゲートウェイ: エッジゲートウェイを使用すると、クラウドではなく製造ネットワークのエッジでデータの保存と処理が可能になり、全体的なレイテンシが短縮されます。

OPC UA の統合: オープンプラットフォームコミュニケーションユニファイドアーキテクチャ (OPC UA) は、マシン間の通信を可能にする安全なオープンソースプロトコルです。

クラウドとオンプレミスのハイブリッドアーキテクチャ: クラウドアーキテクチャは大規模なデータストレージと詳細な分析を可能にし、オンプレミスソリューションは公開されたイベントに迅速に対応するための準備を整えます。

API とマイクロサービス: アプリケーションプログラミングインターフェイス（API）とマイクロサービスは、システムによるデータ交換方法を標準化することで、従来のアプリケーションと最新のアプリケーションを接続するのに役立ちます。

統合された名前空間にはどのようなデータが存在しますか?

メーカーは、UNS に存在するデータの種類を完全に制御できます。その結果、このデータの組み合わせは、生産、品質、生産高、顧客のニーズに応じて企業ごとに異なります。

ただし、製造の標準化された性質を考慮すると、いくつかのデータソースが一般的です。まず、マシンの状態とセンサーのデータです。この情報により、オペレーターや技術者は現在の操作を追跡し、潜在的な問題を特定できます。メンテナンスイベントやアラームもリストに含まれます。このデータがあれば、チームは小さな問題が大きな問題になる前に対処できるようになります。

生産数と品質データも通常、プロセス変数や KPI とともに UNS に公開されます。これにより、資産に障害が発生した場合にのみ開始される事後的なメンテナンスに依存するのではなく、資産の状態の変化に対して予防的かつ積極的な対応が可能になります。

最後に、統合名前空間には多くの場合、アセット階層とメタデータが含まれます。これにより、チームは本番環境全体で機器とプロセスが相互作用する場所を確認できるため、製造業務にコンテキストが追加されます。

製造における統一名前空間の利点

統合された名前空間を構築すると、組織に次のようないくつかのメリットがもたらされます。

単一の信頼できる情報源へのアクセス: UNS データを一元化して標準化することで、メーカーはデータの信頼性を高めることができます。

リアルタイムの企業可視性: 資産や設備に関する問題はいつでも、どこでも発生する可能性があります。統合された名前空間により、運用をリアルタイムで可視化できます。

アプリケーションの導入の迅速化: アプリケーションの導入における重要な要素の 1 つは、環境に対するアプリの影響を理解することです。 UNS の実装により可視性が強化され、アプリのデプロイ速度が向上します。

統合の複雑さの軽減: 複数の製造システム間の統合は、特にアプリケーションが異なるデータ形式を使用している場合、またはレガシーフレームワークに基づいている場合、複雑で時間がかかる可能性があります。 UNS のデータ標準化により、この複雑さが軽減されます。

スケーラブルなデジタルアーキテクチャ: デジタル変革が製造業の最優先事項になるにつれ、スケーラブルなデジタルアーキテクチャが不可欠です。クラウドに支えられた UNS 環境は、スケーラビリティの準備を整えます。

スマート製造のための強力な基盤: 最後に、UNS を使用すると、人工知能 (AI) や機械学習 (ML) などのスマートマニュファクチャリングテクノロジーの強力な基盤を確立できます。これらのテクノロジーには、完全で一貫したデータソースへのアクセスが必要です。

統合された名前空間と予測メンテナンス

事後対応メンテナンスでは、修理チームが不利な立場に置かれます。資産や機器に障害が発生するまで作業は開始されないため、技術者は問題を発見、診断、修復するという大きなプレッシャーにさらされています。答えを探すのに費やす 1 分ごとに、さらに費用のかかる計画外のダウンタイムが 1 分発生することになります。

一方、UNS システムは、機械の稼働時間と可用性を向上させる予知メンテナンス操作を可能にします。これは、一元化された資産の健全性データから始まります。産業データオプスチームは、複数の異なるシステムを使用してメンテナンスデータを検索および追跡する代わりに、関連する UNS チャネルに登録し、データをデバイスに自動的にプッシュすることができます。

さらに、UNS はセンサーと分析の統合を促進し、継続的な監視と異常の迅速な検出を実現します。これにより、CMMS、MES、分析ツール間の連携が向上します。最後に、UNS フレームワークにより、自動化と予知保全分析をサポートする閉ループメンテナンスワークフローが可能になります。

メンテナンスチームにとって、その結果、正確で関連性があり、タイムリーなアクセス可能な機器データが得られます。

統合された名前空間を構築するためのベストプラクティス

5 つのベストプラクティスは、メーカーが統合された名前空間アーキテクチャを構築するのに役立ちます。

1. アセット階層から始めます

アセット階層をマッピングすると、効率的なデータ配信とイベントチャネルのフレームワークが作成されます。

２．一貫した命名基準を定義する

標準化された命名規則により、データソースの重複や欠落のリスクが軽減されます。 UNS を展開する前に、統一命名システムと統一番号付けシステムを定義します。

３．段階的に構築する

小規模なビルドにより、UNS を最初に導入する際の調整と適応が容易になります。システムが改善されると、企業は迅速なスケールを開始できるようになります。

4. IT チームと OT チームを連携させる

UNS アーキテクチャを最大限に活用するには、IT チームと OT チームが連携して作業する必要があります。どちらも、資産、メンテナンス、センサー、レポートデータを運用するために必要です。

5. 拡張性とセキュリティを考慮した設計

上で述べたように、UNS のスケーラビリティは非常に重要です。セキュリティと同様に重要であるシステムは、潜在的な脅威を検出し、鍵データを暗号化し、ユーザーのアクセス許可を管理するように設計する必要があります。

統合された名前空間が戦略的資産である理由

UNS は、即時のメリットと長期的なメリットの両方を提供します。短期的には、統一された名前空間は、信頼性、稼働時間、運用効率を向上させるコアデジタルバックボーンの構築に役立ちます。産業用 IoT のトレンドと製造 4.0 の導入が加速する中、UNS はエンタープライズデジタルツインと将来を見据えた産業データアーキテクチャの開発とともに、AI 主導の自動製造の基盤を整えます。

UNS の統合は、接続された製造データの基盤を作成しますが、結果を最大化するには、そのデータがどのように使用されるかに焦点を当てることも重要です。 ATS は、メーカーが UNS システムからの標準化データを使用して、機械の稼働時間と可用性を向上させるメンテナンスと信頼性の実践と戦略を通知するのに役立ちます。

ATS がどのように役立つかをご覧ください。話しましょう。