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インダストリー4.0 産業オートメーション & IIoT

ホワイトペーパー

スマートファクトリーを実現するためのソリューション

インダストリー4.0における産業自動化や産業向けIoTを実現するにあたり、考慮しなければならない重要なポイントと、それにより生じる課題解決のソリューションや事例をご紹介します。

このカタログについて

ドキュメント名 インダストリー4.0 産業オートメーション & IIoT
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
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このカタログの内容

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インダストリー4.0 産業オートメーション & IIoT スマートファクトリーを実現す るためのソリューション インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .01
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目次 産業自動化・スマート工場の必要性 目次 産業自動化・スマート工場の必要性 インダストリー4.0とは、製品の製造から配送に至るまでの戦略的な変革であり、産業オートメーションや スマートファクトリーといったキーワードが注目されています。従来の製造業は、急激な成長を遂げてい るテクノロジー (インテリジェントロボット、自律型ドローン、センサー、3Dプリンティングなど)によ って加速するデジタル変革をより早く経験しており、競争力を維持するために、工場はIIoTやデジタル化 03 産業自動化・スマート工場の必要性 を活用して効率と生産性を高めつつ、絶え間なく変化する世界で生き残っていかなければなりません。 04 新たな挑戦と課題 05 Machine Building Internal R&D 06 Automation & IIoT 10 ソリューション紹介 Internal manufacturing 14 ユースケースとアプリケーション Constant innovation ATOPは、お客様の生産性向上、効率化、コ スト削減を目的としたソリューションを通じ て、様々な価値を提供します。 Global but flexible Tailored solutions Compliance & certifications 02 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .03
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新たな挑戦と課題 MACHINE BUILDING 新たな挑戦と課題 MACHINE BUILDING 製造業におけるインダストリー4.0は、 業務効率の向上、需要予測の改善、データサイロの解消、 ATOPの自動化に関するソリューションは、機械製造のパフォーマンスを最大化し、競争力と収益性を高め 予知保全、作業員の安全性向上、バーチャルトレーニングなど様々なシーンで活用されています。 るための最善の選択です。 インダストリー4.0は、詳細なデータ分析、製造現場のセンサー、スマートウェアハウス、製品・ 資産追跡など、最先端のソリューションで構成されます。従来のアプローチでは、現場の運用制御 (OT)と企業の情報管理(IT)が独立した別々のシステムだったものが、技術の進歩により、二つ の領域は次第に接近し、最終的には融合するようになりました。インダストリー4.0テクノロジー Easy to select Unmanaged switches は、かつて別々のプロセスであったものを統合することで、多くの利便性と可能性をもたらします テーラーメイドで拡張性の高い当社のデバイス が、同時に克服すべき新たな課題も生まれています。例えば、ITと接続されたOTは、従来のOTよ は、 お客様のニーズに完全にマッチします。特 りもはるかに多くのリスクにさらされているため、サイバーセキュリティは今や重要な課題となっ に、効率を向上させ、リスクを最小限に抑えな ています。また、コネクティビティやシステム要素自体の信頼性も重要であり、リンクが1本切れ がら製造コストを最適化するために設計された るとプロセスライン全体がダウンするリスクもありますインダストリー4.0の導入にはコストがかか 当社のソリューションは、市場の変化に迅速に Lite-managed switches Managed switches るため、費用対効果が高く、作業の効率化に役立つソリューションを選択することが、非常に重要 対応することを可能にします。 なポイントとなります。 Easy to connect センサー、PLC、CNC、モーター制御、監視シ ステム、インターネットなど、あらゆる産業用 ネットワークコンポーネントとの信頼性の高い 相互接続を実現する、効率的かつ柔軟なソリュ Serial servers, 4G/5G Routers, Wi-Fi mesh ーションです。 Easy to control 当社のソリューションは、リモートデバイスか らのデータの監視、収集、処理を容易にしま す。安全なリモートアクセスとシームレスな統 合接続を確保することで、メンテナンス計画、 トラブルシューティング、サポートサービスを 最適化します。 Remote I/O, gateways 04 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .05
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AUTOMATION & IIOT AUTOMATION & IIOT 過酷な環境におけるEMC対策 オートメーションとIIoTは、製造プロセスで戦略的な変革を促進するイン 産業用イーサネットは、機械や産業プラントに不可欠なもの ダストリー4.0の革新的な概念です。これらのコンセプトを実現するた となりつつありますが、電力供給とネットワークラインが めには、企業のインフラが完全に相互接続されている必要があり 近接しているため、堅牢な通信技術でしか解決できな ます。正しく設定された相互接続は、時間やコストの節約とい い問題が生じることがあります。多くの場合、オペ う点で企業にメリットをもたらしますが、いくつかの重要な 75°C レーションは分散化されて離れた場所に位置して ポイントに対処しなければ、新たなリスクや課題も生じま おり、メンテナンスの必要性が高いにもかかわ す。 Wide temperature らず、アクセスしにくいという課題がありま す。ATOPのソリューションは、高い信頼性 サイバーセキュリティ と低いダウンタイムを提供しながら、様 Humidity 々な干渉や極端な高温・低温など、厳し 0101 010101 い環境に耐えることができます。 データは、外部からの直接的なハッキン 010 MACSec encryption グ攻撃だけでなく、意図しないデータ EMC protection 漏洩からも保護されなければなりませ ん。ATOPは、特に動作状態が重要なア プリケーションや、環境・健康被害事 IEC 62443-4-1 故のリスクがあるインフラに対して、 IEC 62443-4-2 certification Industrial 高いセキュリティレベルを付加・保証 certifications することを約束します。私たちは、開 発のあらゆる段階でリスクとその軽減 を考慮し、第三者による厳しいテスト Secure by design と認証プロセスを経て、真のセキュリ Fanless design ティ保護を保証しています。 ネットワークインフラを 活用した電力供給 耐障害性と自動修復機能 インダストリー4.0は、機械と企業ネ Wi-Fi mesh PoE ットワークの間の従来の概念を変え、 両者はもはや別々ではなく、完全に接 クリティカルなプロセスでは、ネットワー ク障害を回避してアップタイムを維持し、 Scheduling 続されることになります。ATOPデバイ スは、産業用PoEアプリケーションを活 機器全体の有効性を高めるために、自己修復 機能が必要です。複数の障害に直面した場合で Ring Ping reset 用し、ユーザーが強力なネットワーク環境 を構築することを可能にします。マシン側 も、ATOPデバイスはノンストップ通信を維持し、 topologies の24VDC電源を使用してPoEを供給し、カメ 複数の伝送経路を確保するように設定することがで ラ、Wi-Fi AP、およびすべての接続デバイスに電 きます。この対策により、システムの効率性と信頼性 力を供給することで、設置スペースの最適化とコ が向上するだけでなく、トラブルシューティングの作業負 スト削減を実現します。また、PoEやDC等による冗 荷も軽減されます。 長電源により、バックアップ電源を確保し、万が一の際 のダウンタイムを最小限に抑えることが可能です。 06 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .07
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AUTOMATION & IIOT コネクティビティの確立 ネットワーク運用管理 多くの企業は、ビジネスの成長や効率化、俊敏性を向上させるコミュニ ネットワークの状態やアラームを、透過的かつリアルタイムに通知する ケーションソリューションを必要としています。ATOPのソリューシ ことは、迅速で効果的な保守対応のために非常に重要です。ATOPソ ョンは、企業内コミュニケーションのエコシステムを改善し、そ リューションは、さまざまな場所にいるさまざまなレベルのユ の複雑さを軽減しながらもスループットを確保することが可 ーザーが産業用ネットワークを監視し、最適化できるように 能です。 設計されており、ネットワークとオートメーションデバ イスを完全に可視化することができます。オペレータ ーは問題を簡単に特定し、許可されたアクションを • 機器間の干渉制御:例えば、監視カメラやその他 Profinet 実行することができ、スーパーバイザーは稼働状 のIT関連のトラフィックを機械や工場のネット QoS management 態やリスクを分析し、必要に応じてリモートで ワークに統合する場合、ネットワークのルー 設定を更新することが可能です。 ティングを慎重に設計し、設定する必要があ ります。 • アクセス制御:特定のネットワークコンポ LACP Network management ーネントが特定の機器としか通信できな software いようにすることで、誤った設定を避け ることができます。 • ネットワークセグメンテーション:同じ ネットワークインフラ内であっても、 セキュリティの観点から、どのコンポ ACL ーネントが互いに通信することを許可 産業用デバイス/ されているかを定義します。 OT機器との統合 • ワイヤレス接続:産業用ネットワークイ ンフラを活用し、プロセスの機能性を維 持しながら、工場フロア全体に付加価値 Profinet ModbusとProfinetは、オートメーシ VLAN & Layer-3 management ョンや機械製造のアプリケーション サービスを提供します。 routing で使用される一般的なプロトコルで す。ATOPソリューションは、ユーザー がプログラミング等の追加作業をするこ Modbus TCP となく、産業用ネットワークとOTデバイ Wi-Fi mesh registers スを統合することを支援します。Modbus の統合とProfinetの接続により、ユーザーは ATOP製品を既存のシステムに簡単に導入する ことができます。レガシー機器を継続利用する ことで投資コストを削減し、追加の設定や新たな 運用技術の習得が不要になることで人的コストの軽 減にもつながります。 08 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .09
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ソリューション紹介 ソリューション紹介 暗号化されたセキュアなネットワーク 高度に接続されたシステムは、運用管理を容易にする一方で、サイバー脅威や攻撃のリスクも高くな ATOPには非常に幅広い機能ポートフォリオがあります。ここでは、いくつかの便利で高度なソリューショ ります。IEEE 802.1AEプロトコル(MACsec)は、強力な暗号(AES-128ビット)を使用して、サポー ンと、そのソリューションが解決する具体的な課題について、より深く掘り下げてご紹介します。 トするコンポーネントに認証、整合性、および機密性を提供します。通信は各ホップ間で暗号化され るため、受信時に復号化し、転送前に別の鍵で再度暗号化すれば、盗聴、マスカレード、中間者攻 撃、サービス拒否、なりすましやリプレイ攻撃からネットワークを守ることができます。暗号化キー フレキシブルで容易なネットワーク設定 は長い方が安全ですが、一般的に実行と解読に時間がかかります。それに対しMACsecの暗号化はハー ドウェアで制御されるため、ギガビットの帯域幅を完全に維持し、ネットワークに追加の遅延を発生 させることなく、効率とセキュリティを両立することが可能です。 ネットワークアドレス変換(NAT)とは、IPパケットのヘッダーを変更することで、IPアドレスを別 のIPアドレスにマッピングするプロセスです。これにより、グローバルに有効なIPアドレスの数を節 約し、設定手順を簡素化することができます。また、すべてのデータトラフィックを認証し、セキュ リティを確保することも可能です。 NATは通常、ネットワークルーティングによってトランジットで Other ERP Storage users 実装されますが、ATOPのNSG3308/NSG3309シリーズのギガビットイーサネットスイッチには、NAT Internet 機能が内蔵されています。各ポートはLANまたはWANポートとして設定でき、内部と外部のネットワ A potential Eavesdropper is User Printer Mainframe unable to read the information ーク間にルーターを追加する必要がありません。1:1NATは、LAN機器に専用の外部IPを割り当てるこ through this channel とで、LAN側とWAN側のどちらからでも通信を開始できるようにします。また、1:1 NATと仮想ルーテ ィングを組み合わせた仮想NATは、IP節約のメリットを維持するために、各外部IPを仮想IPにマッピ Secure link ングします。 RHG7628 EHG7808 Secure link Secure router LAN device with virtual IP#1 Legal office Secure ports EHG2408 Standard Gigabit ports LAN device with WAN with external virtual IP#2 IP #1, #2, #3, #4 EHG2408 Internet LAN device with Senior Financial HR/Pay- Executive department roll user Confidential virtual IP#3 user NAS storage PROTOCOLS NSG3308/ 3309 Copper or Fiber Sensitive or mission-critical users Ethernet Secure link LAN device with virtual IP#4 NAT Switch - NSG3308/3309 RHG7628 EHG2408 • Secured NAT Switch with 1:1 NAT, virtual NAT, IP masquerade , and DMZ • Flexible modular configuration • Embedded MACsec Key • Industrial certifications with 2 MACsec security Agreement offers high-protection • Secure industrial network design based on IEC62443 modules and 4 power input with no need for configuration. • Access control with IPv4/MAC ACL versions • 99% of throughput guaranteed no • Network monitoring with port mirroring • Maximum 128Gbps switching capacity, 95.24Mpps throughput additional latency • SD card slot for configuration backup/restore and syslog recording • Rugged industrial design for -40 to +75°C operation • Prioritizes Profinet Packets • 12-48 VDC dual input • Ring protocols for redundancy according to 802.1P • RIP, OSPF, Static Routing, PIM supported Layer-3 switching 010 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .011
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ソリューション紹介 PROFINET認定スイッチ その他の技術要件に対するATOPのソリューション PROFINETは、産業用イーサネット上でデータ通信を行うための業界標準です。特にプロセスオート メーションに適しており、ほとんどの産業オートメーションのタイミング要件を満たし、有線およ 課題や要求事項 ATOP solution び無線接続オプションにより、オートメーション運用のためのより効果的なバックボーンを提供し ます。OPC UAの統合により、インダストリー4.0アプリケーションのためのオープンネットワークが 実現しす。PROFINETの機能は、デバイスの機能を定義するコンフォーマンスクラスに分けられてお り、CC-Aクラスでは、リアルタイムのデータ交換、アラームと診断、ネットワークトポロジー情報を 可能にし、CC-Bクラスはさらに強化されたネットワーク診断とトポロジー検出のための機能を含むた め、高度な機能を持つマネージドスイッチが必要となります。CC-Aの機能は認証を必要とせず、ほと 限られた設置スペースへの柔軟 頑丈でコンパクトなスイッチ製 な取付方法 品 んどのATOP製品でサポートされていますが、ATOPのEHG75xxやEH75xxシリーズなどのPROFINET認定 スイッチは、世界各地で一貫したテストを実施しており、最適な品質と相互運用性を保証しています。 EHG3005 EH3305 EH3005 PLC Valves 高速通信が可能で負荷分散やセ Secure 管理&カスタマイズ可能な産 キュリティなど高度な設定オプ gateway 業用ワイヤレス ションを備えた無線ルーター Motor EHG7508 CWR5805 AWR5805 Diagnosis/ Maintenance/ Analytics HMI EH7520 Pump PLC Meter コンパクトでコストパフォーマ 余分なデバイスを削減してIIoTを ンスが高く、多くの構成オプシ 実現 ョンをサポートする産業IoT用リ Motor モートI/Oゲートウェイ IO5202 EHG7508 EH7520 • Profinet CC-B v2.33 certified and GSDML • Profinet CC-B v2.33 certified and GSDML file provided file provided • Up to 8 10/100/1000 BASE-T(X) RJ45 • Up to 16 10/100 RJ45 ports and 4 管理しやすさとシンプルさの両立 ports or 1000 BASE-X SFP slots 10/100/1000 BASE-T(X)/FX Combo ports (ネットワーク性能、信頼性、セキ • Up to 8 Power over Ethernet ports, with • Up to 8 Power over Ethernet ports, with ュリティを向上させ、必要な機能だ Liteマネージドスマートス maximum 30W PoE power per port maximum 30W PoE power per port けを具備) イッチ • Powerful switching platform, supporting • Ring protocols for redundancy advanced redundnacy protocols • Wide temperature operations, from -20°C to • IEEE 1588v2 Precision Time Protocol +70°C EH3408 Hw-based transparent clock • Security features based on IEC62443-4-2 • Security features based on IEC62443-4-2 012 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .013
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ユSEー59ス0ケ1 SーDスK&アプリケーション ある靴メーカーからは、PLCで管理された機械を監視するためのソリューショ ユースケース&アプリケーション ンが求められていました。機械はイーサネットベースではないことが多いた め、PG5901B Industrial M2M Cellular Protocol Gatewayで異なるプロトコルを変 換し、SCADAやITシステムを通じて管理者にOT可視化を提供しました。様々な 接続オプションにより、過酷で分散した工場環境でも柔軟性と信頼性を発揮し インダストリー4.0のOTネットワークは、PLCなどのコントローラーがメーターやIEDなどのエンドデバイ ます。 スと通信する制御・フィールドバスレベルと、SCADAなどの上位機器に接続する監視モニタリングレベル に分けられ、さらにSCADAはITネットワークを通じてインターネットに情報を流します。以下では、各レ 産業用アプリケーションに特化して設計されたゲートウェイ ベルのネットワーク要件について理解を深めるために、実際のユースケースをいくつか紹介します。多く は、ユーザーフレンドリーなWebベースのユーティリティツー ルにより、分散化されたフィールドでの容易な運用を実現 の企業がインダストリー4.0への移行中に同様の課題に遭遇していますが、それぞれのケースは特定の要件 においてユニークなものとなっています。ATOPのネットワーク製品は、さまざまなアプリケーションで成 功を収めていることが証明されており、産業用ネットワークレベルのお客様のニーズに合ったソリューシ ョンの選定と導入をお手伝いします PLCの情報をサポートされてい るフォーマットに変換してか ら、SCADAに送信 SUCCESS STORIES 柔軟な接続性と堅牢なハードウェアによ プロトコルを変換してクラウド り、過酷な現場環境下でも信頼性の高い にデータを送信し、お客様のセ あるエンドユーザーは、自動車メーカーの巨大企業で、工場設備の大規模な相互接 運用を実現 ントラルオフィスがサイトデー 続ネットワークが必要でした。広域に多数の機器が存在するため、ネットワーク タにアクセスして分析するルー の信頼性は必要不可欠です。また、コンパクトな筐体と容易な設置方法で省力 トもあり 化・低コスト化を実現し、統合管理機能により全体的な遠隔制御やセキュリテ ィの確保を可能にしました。 ここでは、「EHG7520産業用マネージドギガビットPoEスイッチ」の特徴を紹 介します。 同じ分野でもシナリオは異なりますが、あるメーカーでは、オーバーヒートを避け るために加熱炉の状態を監視する必要がありました。このような直接的なニーズ 専用に開発された管理ソフトウ に対しては、加熱炉をSE5901B Industrial Cellular Serial Gatewayに接続し、シ ェアネットワークの監視と診断 ンプルで安定したデータアクセスを実現することが可能です。 PoEサポート 配下のデバイスをより 簡単に設置 ユーザーアカウント、パスワード ポリシー、認証インターフェース 管理機能など、強固なアクセス制 NB-IoT接続により、お客様のコア 御機構を備え、IEC62443-4-2に準拠 ネットワークを経由してクラウドに した強固なサイバーセキュリティ 多くの要因がワイヤレス接続の品 直接ステータスデータを送信 を提供 質に影響しますが、デバイスの幅 広い帯域幅サポートにより、アッ プタイムを向上 AWS接続実証済みIoTとクラウドの 接続をストレスなく実現 ネットワーク冗長 多数の機器からの膨大なデータを処理す 予期せぬネットワークダウン るための、最大20個の高速広帯域ポート の際にパケットロスを回避 014 インダストリー4.0産業オートメーション& IIo インダストリー4.0産業オートメーション& IIoT .015
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