デジタルトランスフォーメーションの新時代に向けて、メーカーは既存のビジネスモデルとそれに対応するインフラを見直す必要があります。インダストリー4.0の時代に対応し、競争力を維持するためには、メーカーは単にデジタル技術を採用し、個別に定義済みのプロセスを展開するだけでは不十分です。産業界の未来は、この新しいデジタル化の波の原動力は何か、現在の産業オートメーションのモデルがどのように変化しているかを理解し、未来の姿を受け入れることにかかっています。

スマートマニュファクチャリングのためのビジョン：サービス・需要志向

製造戦略は常に進化しています。お客様の要求がますます多様化する中で、企業はお客様のニーズに応えつつ、業務効率を高める方法を常に模索しています。従来、企業は販売予測に基づいて生産計画を立て、できるだけ早く製品を店頭に並べていました。増え続ける生産量に対応するために、同じ生産ラインを二重化することで、効率的かつ迅速に需要を満たすことができました。この方法は、単一の決まった製品を大量に生産する場合には有効です。しかし、お客様が同じ製品の異なるバリエーションを求めている場合はどうでしょうか。このようなダイナミックに変化するお客様のニーズに、企業はどのように対応すればよいのでしょうか。このような状況では、既存の製造戦略を見直す必要があります。お客様のさまざまなニーズを満たしながら、より高い生産性を実現することが求められています。それに伴い、製造方法も、決められた仕様の単一製品を大量に生産する方法から、顧客の要求に応じてオンデマンドで製造する方法へと徐々に進化しています。

明日のスマートマニュファクチャリングのビジョンは、人、モノ、ビジネスをインテリジェントに接続して、時間正確で自律的なエンドツーエンドのコミュニケーション、コラボレーション、反応、適応、最適化を可能にすることです。

未来を思い描く：パデューの明日のモデル

従来のPurdueモデルは、「オートメーション・ピラミッド」に代表されるように、ネットワーク・コミュニケーションのさまざまな層を示していますが、これらの層は断片的なままで、システムのライフサイクル全体を通じてコストがかかり、維持するのが困難です。

業界では、現在のモデルを、市場やビジネスの状況にリアルタイムで対応できる「自律型ピラミッド」に変えようという声が上がっています。この新しいアーキテクチャでは、孤立した自動化の島とネットワークのデータフローが、共通の意味を持つデータがシームレスに接続されたインフラを介して相互に通信することができます。

パデューモデルの自律型ピラミッドを導入することで、メーカーは1つの統一されたネットワークインフラを通じて、スマートマニュファクチャリングのビジョンを実現することができます。しかし、いくつかの基本的な課題があります。例えば、すべてのデータが単一のチャネルを介して流れる統一ネットワークインフラでは、ネットワーク管理者は、透明性の向上が正確な時刻によるデータ処理に影響を与えないようにする必要があります。また、管理者は、正しい意思決定と行動を迅速に行うために、情報の正しい流れをどのように保証すればよいのでしょうか。

そこで登場するのがTSN（Time-Sensitive Networking）です。

タイムセンシティブ・ネットワーキングの決定

IEEE 802.1ワーキンググループのタイムセンシティブネットワーキング（TSN）タスクグループは、標準的なイーサネットネットワーク上でデータの確定的な伝送を可能にする一連の規格を定義しています。これにより、長年使用されてきたイーサネット技術の将来性が確保され、様々な新しいアプリケーションへの応用が可能になります。

タイムセンシティブ・ネットワーキングのコンセプトは、規格の集合体として、オールインワンのソリューションというよりも、ツールボックスのようなものです。どのツールがアプリケーションに適しているかを判断するためには、どのような「ツール」があり、それぞれのツールがどのように機能するのかを理解する必要があります。

アプリケーションの要件に応じて、これらのツールをさまざまに組み合わせ、特定のニーズや目的に応じたインフラを構築することができます。例えば、IEC/IEEE 60802 Joint Projectで定義されているTSNプロファイルは、ツールボックスの中からどのような規格を選択し、それを産業用オートメーションアプリケーションでどのように使用するかについてのガイドラインを提供することを目的としています。

包括的な観点から、ツールボックス内のすべての規格は、TSNの以下の側面のいずれかに分類することができます。

1. 時刻の同期

タイムセンシティブ・ネットワーキング」は、その名が示すように、統一された相互運用可能なインフラ内のすべての機器間で共通の時間基準を確立することに焦点を当てており、運用全体の基盤を形成しています。

2. 限られた低レイテンシー

これらのコンポーネントは、エンド・ツー・エンドの伝送のための専有した時間帯の割り当てという概念を採用することで、ネットワーク上で時刻確定ができたデータ伝送を保証します。

3. 超高信頼性

確定的なネットワーク環境のすべての側面を実装し、維持するために、最適な信頼性とセキュリティを確保するためのコンポーネントのセットが定義されています。

4. リソース管理

ネットワークとアプリケーションの融合が進み、規模が大きくなると、管理性と可視性を高めるためのツールが必要になります。

Moxaは、TSN規格に準拠した統一インフラストラクチャを構築するための標準イーサネットハードウェアを提供するだけでなく、Edge Computing Consortium（ECC）、Labs Network Industrie 4.0、Industrial Internet Consortium（IIC）、Alliance of Industrial Internet（AII）が主催するものなど、世界中のベンダー横断的なTSNプラグテストやテストベッドに積極的に参加しています。また、Moxaは、TSN技術の開発を促進するOPC Foundation Field Level Communications (FLC) イニシアチブの初期支援者の一人でもあります。TSNは、インダストリー4.0の完全な可能性とデジタル化を実現するために、共通の目標のもとに多くの異なる業界団体とマーケットリーダーを集めています。

TSNとそのアプリケーションについての詳細は、ホワイトペーパーをダウンロードしてください。