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Industrial IoTに適応する

“I t all sounds fine on paper, but will it work for me?”

「理論上は素晴らしいが、一体どのように活用したらよいのだろうか?」その質問は、Industrial IoTが話題になった時にエンジニアやシステムインテグレータからよく尋ねられます。それに合わせる方法はとてもたくさんあります。産業システムはスノーフレークのようなもので、全てがユニークです。各施設や工場、パイプライン、発電所などは、プラントオートメーションの歴史において、特別な目的、世界の異なる地理条件、その時代のテクノロジー技術の進化に合わせて、幅広く開発されてきました。私たちは、広範囲のマシン、ツール、センサー、および独自開発の自社製ソフトウェアとデータプロトコルの無限の組み合わせで使用される機器を見ています。時間が経つにつれてプラントの改造と拡張やハードウェアやソフトウェアのアップグレードとともにさらに多様化しています。

この多様性に対応できなければ、Industrial IoTに関して、新しい疑問が浮上してきます。実際にどのようにIoTをスタートすれば良いのだろうか?どこのサービスプロバイダを使用するのですか?アプローチやプラットフォームはどのようなものがベストですか?費用のメリットは何ですか?

これらをまとめてみると、優れたIndustrial IoTソリューションは快適なものでなければならないことは明らかです。それは実際にすべてのプラント内システムに接続する必要があり、リモートシステムへのリンクを提供すべきです。複数のデータプロトコルや従来のシステムと互換性があり、将来のハードウェアやソフトウェアとシームレスに統合する必要があります。新しいスーツを着るのと同じように、理想的なことは、何かを混乱させることなくIoTを容易にすることです。

目的に向けて、良いシステムが対応すべきことことは:

  • 多様なデータ通信プロトコルをサポート: OPC“Classic”とUAの両方のOPCは、産業データ通信の簡素化と統一において重要な役割を果たします。 産業用IoTプラットフォームは、Modbus、Profibus、HART、DeviceNetなどの一般的な工業用フィールドバスとともにOPCをサポートする必要があります。 IEC 61850、CAN、ZigBee、BACnetなどのより専門的な標準もサポートする必要があります。 これらに加えて、Industrial IoTは、Web接続用のHTMLやXML、データベース接続用のODBC、必要に応じてExcelに接続するためのDDE、カスタムプログラムに接続する機能など、非工業標準と互換性がある必要があります。
  • 組み込み機器への接続:“もの”のインターネットの部分は、主に組み込み機器を指しています。 センサ、アクチュエータなどのデバイスは、日々の小型化、安価化、多用途化が進んでいます。それらは、直接または有線またはモバイルゲートウェイ経由でクラウドに接続できる必要があります。これは、SCADAがIndustrial IoTに豊富な経験を提供できる分野であり、インターネット接続が提供できる拡張されたリーチから大幅に利益を得ることができます。
  • 新規または既存の機器や設備で作業する: 1970年代にDCSとPLCが導入されて以来、デジタル・オートメーションはますます発展し、進化しています。新しいテクにロジーが絶えず採用または適応されていますが、多くの古いシステムは引き続き稼働しています。多くの工学、労力、および資本が各プロジェクトに投資されているため、プラント管理者は、稼働しているシステムに変更を加えることに消極的です。“壊れていなければ、修理しない”世界で受け入れられるためには、Industrial IoTシステムは、既存設備に接続できるが、侵入するべきではありません。もちろん、新システムに対しても同様にすべきです。
  • 既存のツールを使用するか、それ以上のものを使用する: Industrial IoTは、車輪の再発明をする必要はありません。 ほとんどの産業オートメーションシステムには、DCSおよびSCADAシステムやHMI、MES、ERPおよび他の種類のデータベース、データのヒストリアン、その他、を含む実用的なツールセットがあります。互換性のあるIndustrial IoTの実装は、適切なプロトコルを使用して、これらのすべてのツールを使用してできるだけシームレスに動作する必要があります。 同時に、必要に応じて、あるいは改善されたツールへの接続を提供することもうまくいくでしょう。
  • ビッグデータの要件を満たす: 新しいツールの中で、既存または将来の産業システムをビッグデータに接続する機能は、Industrial IoTの主要な魅力の1つです。 互換性のあるIndustrial IoTソリューションは、ビッグデータエンジンを選択するために必要な接続性とパフォーマンスを提供する必要があります。
  • 段階的な導入を可能にする: オートメーションの専門家やIndustrial IoTの支持者は、このすべてを一度に実装する必要はないことを素早く指摘しています。 彼らはしばしば段階的な実装プロセスを推奨します。 小さなデータセット、独立したプロセスまたはシステムから始め、そこから構築します。 必要に応じてユーザに提供します。 あなたがツールやテクニックに慣れたら、あなたは増築することができます。もちろん、このアプローチをサポートするIoTプラットフォームが必要です。

Skkynetの仕組み

Skkynetは、Industrial IoTとの互換性をシームレスに連携する3つのコンポーネントDataHub®、Embedded Toolkit(ETK)、SkkyHub™で実現します。

Cogent DataHub® は、OPC、Modbus、ODBC、およびDDEを介してプラント内のシステムに直接接続し、または、Red Lion Data Station Plusと完全に統合され、300の追加の産業用プロトコルに接続します。 DataHubは、データ集約、サーバー間ブリッジ、データベースロギング、冗長性、およびその他のデータ統合機能をサポートします。 柔軟なWebベースのHMIであるWebViewも提供しています。

Embedded Toolkit (ETK) は、組み込みシステムがSkkyHubまたはDataHubと接続して通信するためのビルディングブロックを提供するCライブラリです。 Red Lion、B + B SmartWorx、NetComm、SysLINK、およびRenesas、Lantronix、Raspberry Pi、Arduino、ARMなどのデバイスのゲートウェイ上で動作するようにコンパイルされています。

これらの2つのコンポーネントは、事実上あらゆる産業システムに接続して統合することができます。 SkkyHubに接続すれば、いつでもクラウドに向かって進化の第一歩を踏み出すことができます。

SkkyHub™ サービスは、ローカルとリモートの両方でネットワーク上でリアルタイムデータを収集し、配信します。 DataHubまたはETK対応デバイスに接続することで、SkkyHubは遠隔地間の産業用IoTデータの安全なネットワーキングと、WebViewによる遠隔監視および監視制御を提供します。

SkkynetのIndustrial IoTソフトウェアとサービスは、今日広く使用されています。 製造施設、風力および太陽光発電所、オフショアプラットフォーム、鉱山、パイプライン、生産ライン、ゲージ、ポンプ、バルブ、アクチュエーター、およびセンサーを接続することができます。 事実上あらゆる産業システムとのセキュリティ、スピード、互換性のユニークな組み合わせにより、DataHub、ETK、SkkyHubは、Indusrial IoT に適合したコンポーネントです。

Industrial IoTのトップパフォーマンス

I ndustrial IoTは、通常のIoTとは異なります。. ミッションクリティカルな産業システムでは、コンシューマやビジネスITアプリケーションとは異なり、パフォーマンスが重要です。ほとんどのITシステムは、リレーショナル・データベース(クライアントが追加またはアクセスできるデータ・リポジトリ―)を中心に構築されており、応答時間に1~2秒が容認されています。ITデータは、通常、HTMLまたはXMLを介してネットワーク経由で送信されるため、生データに複雑さが増し、帯域幅が消費されます。オフィスや家庭での使用に適していますが、これらの技術は産業用IoTでは十分ではありません。

一般的な産業システムでは、データはリアルタイムで流れます。センサーからデバイスまたはプロセスを通ってシステムへ移動し、途中で他のデータと結合することが多く、オペレータのコントロールパネルや他のマシンやデバイス、または特殊目的のデータヒストリアンで終了することがあります。プラントまたはフィールドの状態が変化すると、データはリアルタイムで到着し、システムまたはオペレータはそれに対して反応しなければなりません。ロボットアームまたは他の装置は、毎秒数百のデータ変更を送信します。データ・セット内のミリ秒の微小な変動は、重要な影響またはトリガー・アラームを発報している可能性があり、トレンドチャートや履歴データベースは、詳細ごとにアクセスする必要があります。

Industrial IoTにおいてこのような性能に達成するには、非常に優れたデータ通信へのアプローチが要求されます。

  • リアルタイム・インメモリデータベースは、データの移動を保持します。 データは、迅速かつ容易にシステムを流れる必要があり、これらの急速な値の変更をサポートするためにインメモリデータベースが必要です。リレーショナル・データベースは、ITの世界で良く使われる製品ですが、この特別な目的のために構築されていません。レコードに書き込み、クエリの処理、および情報の取得には時間がかかります。従って、インメモリ・フラットファイルデータベースは、データスループットを向上させるのに適しています。
  • 高速なデータ統合により、任意のデータソースを任意のユーザへ接続します。 インメモリの重要な役割は、受信データの全てのソースを統合することです。すべての通信がデータ中心(下記参照)の場合、全てのデータソースを一つの共通データセットにまとめることができます。この設計はデータ処理を可能な限り単純化し、承認されたユーザがデータ入力の特定な組み合わせへリアルタイムに接続することを許可します。
  • パプリッシュ/サブスクライブはポーリングに勝る パプリッシュ/サブスクライブ、イベント駆動モデルでは、ユーザはデータソースに接続するためにワンタイムリクエストを行い、更新が発生するたびに更新情報を取得します。一方、ポーリングは時間指定されたデータ要求を定期的に送信します。これはデータの変更がまれである場合にリソースを無駄にします。複数の要求で同じ値が返される可能性があるためです。同時に、ポーリングサイクルの間にいくつかの値の変更が発生した場合に完全に値が失われるため、急速な変化ではポーリングは適切ではありません。
  • データソースを高速に「プッシュする」のが最も効率的です。 データは、システムへプッシュアウトされ、ユーザへプッシュされます。より良いセキュリティモデルであることに加えて、このアプローチもより効率的です。ソースからデータを「プル」するには、ポーリングが必要です。各データの更新には2つのメッセージ、つまり要求と応答が必要なため、処理に時間がかかり、帯域幅を多く使います。プッシュテクノロジーは、1つのメッセージしか必要としないため、より効率的に帯域幅の消費が少ない、マシン間通信を可能にします。
  • Web中心ではなく、データ中心の設計は、クラウド上で最高のパフォーマンスを発揮します。 ソースデータをトランスコーディングするには時間がかかり、多くの小型センサーにはないリソースがデバイス上に必要です。データをHTMLまたはXMLコードを使用しないシンプルな形式に保つことにより、可能な限り低遅延を実現します。ローデータは、ソースからクラウドを介して可能な限り早くユーザへ流れます。到着したローデータは、HTML、XML、SQLなどの他のフォーマットに変換することができます。Webブラウザ、データベース、スプレッドシート、M2Mなどのシステムは、到着地点で単一のデータソースへのアクセスが可能となり、システム内のデータ移動を削減します。/li>

Skkynet製品の導入

これらのSkkynetの SkkyHub™ DataHub® は、ネットワークレイテンシをわずか数ミリ秒に短縮し、1秒間に最大50,000回以上のデータ変更を可能にします。高いパフォーマンスレベルは、リアルタイムなインメモリデータベース技術とパブリッシュ/サブスクライブ、プッシュによるデータ収集、データ中心のコミュニケーションの方法を組み合わせることで実現します。

DataHubとSkkyHubの「ハブ」技術は、15年以上にわたって世界中の何百ものミッションクリティカルなシステムで使用されているリアルタイムのインメモリフラットファイルデータベースです。産業用データ通信のために設計されたDataHubと ETK は、すべての受信データをシンプルな内部のローデータ形式に変換することで動作します。このローデータは、非常に高速にデータを統合し送信することができます。

プラントレベルでは、DataHubはプロセスデータをリアルタイムで収集、統合、再配布します。 DataHubまたはETKをSkkyHubに接続するだけで、選択したデータセットをIoTにシームレスに渡すことができます。クラウドレベルでは、SkkyHubがリアルタイムデータの収集、統合、および配信を提供します。 IoTのパフォーマンスは、インターネットの実際のネットワーク伝播速度に近づき、遅延はほとんど追加されません。

正直なところ、一般的なIoTプラットフォームがこのレベルのパフォーマンスを提供するとは思わないはずです。産業IoTのために設計されたものはほとんどありません。 「Industrial Internet of Things」のような破壊的な概念を適切に実現するためには新しいアプローチを必要とするかもしれないことは驚くべきことではありません。パフォーマンスに加えて、産業用アプリケーションにはユニークなセキュリティ互換性が要求されます。 Industrial IoTのために堅牢で堅固なプラットフォームを選択するには、これらすべてが考慮すべき重要な要素です。