工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？

工場IoTによるセキュアな スマートファクトリー化とは？

工場IoTによるセキュアな スマートファクトリー化とは？ 今回は、工場IoT化によるトラブル発生時の、柔軟な計画変更や生産ラインの停止回避など、工場の見える化やセキュリティをワンス トップで手がけている日本システムウエア株式会社（以下NSW）の取引先様である食品メーカーの事例をご紹介。工場IoTをベースに スマートファクトリー化をした結果、技術継承や人手不足の解消、コストダウンに成功した事例をお伝えします。 生産システムの自動化・自律化に導く 工場のAI・IoT導入 製造業におけるIoTへの取り組みには「製品IoT」と「工場IoT」の2つがあります。今回ご紹介するスマートファクトリーとは、工場内に AI・IoT（工場IoT）を導入し、ネットワークを通じて自動化する取り組みのことです。具体的には、工場において、各種センサーを用い工 作機械や生産ラインなどのデータを収集・分析。生産性や品質管理の向上を図ることです。その構築のためには、ビッグデータ解析や 画像解析を行うAIやIoTの導入が必須となります。NSWでは、IoTプラットフォーム「Toami」やAI画像解析サービス「Toami Vision」、 ビッグデータ解析「Toami Analytics」、マイクロソフト社のクラウドサービス「Azure」、IoT向けのLinuxディストリビューション 「Azure Sphere」を組み合わせてスマートファクトリーを構築。さらにはスマートグラス「RealWear」などを活用し、作業者から収集し たデータを蓄積・可視化し、分析も行い高い評価を得ています。最終的には生産システムを自動化・自律化します。NSWではマイクロ ソフト社と提携し、IoTの導入支援やDX化をワンストップで行っています。 数多くの工場で工場IoTをベースとしたスマートファクトリー化が取り組まれており「自社工場にデータ活用を取り入れた結果、自動化 領域を拡大でき、生産が従来の3倍に向上した（産業用モーターメーカー）」「作業内容などを可視化し、工数削減や新たな設備開発を 実現。異品種少量生産への対応が可能になった（電機メーカー）」など、多くの声をいただいています。 ■ スマートファクトリー構想イメージ 基幹システム セキュアなIoTプラットホーム 画像解析AI Toami on Azure Sphere Toami Vision ビッグデータ解析AI スマートグラス Toami Analytics RealWear リアルタイム 集計 異常 最適 シュミ 生産 予兆 遠隔監視 監視 分析 検知 条件 レーション 管理 保全 支援 原料・材料受入スマート化 運搬作業スマート化 工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？ ｜ Avnet

工場IoTで無駄や人為的ミスを削減 ワンストップサービスのNSWだから成功する スマートファクトリー化することにより、製造現場がどのように改善され NSWはこの5つのサービスをワンストップで るのでしょうか？大きくわけて「省人化によるコストダウン」「生産性アッ 提供できる数少ない会社の一つです。 プと売上向上」「人的ミスの削減、品質価値を向上」「自動化設備を活用 モノ：機械 した効率的業務の実施」の4つが挙げられます。一般的な工場は計画に 温度計測・故障感知・稼働状況計測などのセンサー。 従って生産し、機械の故障などのトラブルがあったり部品供給に問題が 　 ネットワーク環境 発生するとラインを止めることになります。また機械の性能や既存の人 センサーから発信された膨大なデータをスマホやパソコン などで受信できるネットワーク環境。　 員数など、工場の生産能力よりも高い受注があると納期を遅らせるなど クラウド の対応をしなければなりませんでした。 大容量のビッグデータでも蓄積・管理でき、 しかし工場IoTの導入によりスマートファクトリーのシステムに対応して 高度な処理機能を持つクラウド。 　 いる製品ならば、ある程度の生産の幅を調整することが可能に。また製 IoTプラットフォーム 集められたデータの保存・分析。　 品課題を平準化しやすく、スタッフの熟練度に依存せずに品質の安定化 が図れます。さらには工場で使われるエネルギーの状況管理など、多く AI 工場でのIoT化により集まったデータを解析し、 の面での無駄を省くことができるのです。 そこから最適な動作を指示し、IoTを最大限に活用。 ■スマートファクトリー化の手順 ステップ1 「設備の稼働・故障状況」「エネルギーの使用状況」「手書き報告書や管理表などの紙の情報」など 「見える化」の実施 収集したデータを統計的手法で分析し、数値やグラフにして視覚化します。 ステップ2 情報分析を行い機械の制御を自動的に行えるよう移管します。 制御 自動制御が実現すれば人的ミスを防ぐことができ、効率的な生産体制を構築できます。 ステップ3 データによる生産ラインの自動化や最適化により、 自動化 効率的な運用と品質の向上を実現します。 スマートファクトリーの実現には セキュリティ対策は無視できない スマートファクトリーは多くのメリットが享受できる反面、常にインターネットにつないでいないといけないため、セキュリティにおける 大きなリスクがあります。IEC 62443などの国際標準規格を活用しながら工場IoTで多層防御を行い、インシデント検知などのセキュ リティ対策を実施し、工場を脅威から守る必要があります。 ある調査によると、加工組立製造やプロセス製造を手がける製造業では、産業用IoTや制御システムのセキュリティ被害状況に関して、 事件・事故が発生した、もしくは発生の危険を感じたという回答が30％を超えていました※。また工場やシステムの破壊・破損・故障、生 産・製造ラインの停止、制御データやパラメーターの改竄など、産業用IoTや制御システムに関わるシステム特有のセキュリティ被害に ついても34.4％の企業が経験していると回答しました。 これは産業用IoTや制御システムがインターネットにつながることによりサイバー攻撃を受けやすくなることを意味しています。実際に イランではウラン濃縮用遠心分離機の停止や交通標識の書き換え、線路の切り替えなどの事例が報告されています。 ※「事件・事故が発生したことがある」と「事件・事故にはならなかったが危険を感じたことがある」を合わせた回答 工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？ ｜ Avnet

NSWはお客様が抱えるお悩みに応じ 適切な方法でスマートファクトリーを実現 ここではNSWが手がける食品メーカー様の工場IoT事例をお伝えします。その内容は、お客様の既存システムとNSWの「Toami」を 連携させ、お客様の各工場のデータを収集するもの。これによりお客様は、スマートファクトリーを実現し「売上アップ」と「コストダウ ン」を図ることに成功しました。売上アップの課題には「主力商品のマンネリ化の回避」「機能性商品の新規開発と市場方向性の誘導」 「マーケット変動の的確な予想（伸び悩み、急伸、縮小など）」「グローバル戦略での投資と算出」「セル生産による嗜好変動のタイムリー な対応」が挙げられます。コストダウンには「原材料・コスト変動と為替からの影響」「伸び続ける人件費の抑制」「要員配置の最適化」 「生産現場のリアルタイムな状況把握」「ペーパーレス」という課題がありました。 この解決策としてNSWでは中央コントロールセンター（本社）の管理者グループのメンバーであれば、すべての工場の画面を表示で きることを前提に「リアルタイム監視、集計、遠隔監視・支援、異常検知などモデル工場の全ラインの見える化」「モデル工場をベースと した国内工場展開のネットワーク化」「不良ゼロ、設備の故障停止のゼロを目指すためのデータ分析やARなどの活用」を提案しました。 上記を実践した結果「技術継承」「人手不足解消」などの課題も一緒に克服できました。 フェーズ1 フェーズ2 フェーズ3 スマートファクトリーの目的を明確に QCD※の最適化を目指し、既存システ サプライチェーンネットワークの実現を し、「働く環境の最適化」「エネルギー ムとのI/F (interface)およびフェーズ 計画。すべてのフェーズでPoC※から本 の最適化」「体制の強化」「災害対応の 2以降の拡張I/Fへの取り組みを行い 番へお客様の幹部を巻き込み、課題を 最適化」に取り組む。 ました。 共有し、一緒に取り組みました。 ※QCDとは、Quality（品質）、 Cos（t コスト）、 Delivery（納期）の略。 ※PoC（ピー・オー・シー）とは、Proof of Conceptの略で「概念実証」の意味。目的の効果や効能が得られるか、などを確認するために実験的に行う検証工程。 ■目指すべき全体像 ①QCDの最適化 ②サスティナブルな体制作り 基幹 目的 ③現場情報の活用 制御・サービス Intelligenceya システム 狙い ①工場内の4M情報のデータ収集、蓄積、活用 ②サプライチェーン全体でのネットワークデータ連携 Real PDCA 改善 生産性を高めるためには、ヒト・設備・時間といった限られた生産資源を、 生産実行 目的 状況に合わせて最適化する仕組みをつくる データ蓄積・解析 Digital システム （MES） 狙い ①製品ライフサイクルが短期化し、少量多品種生産 Intelligenceya ②工場間や工程間で、この情報を利用した支援システム（エキスパートシステム）を作り、 　人手不足解消、技術継承 検討範囲：御見積対象 データ収集 ◆工場設備監視（IoTプラットフォーム） 既設：テスト運用中 Real Digital Etherne（t 1分周期） リアルタイム 集計・分析 異常 最適 生産シミュ 生産 予防 遠隔監視・ 監視 データ 検知 条件 レーション 管理 保全 支援 OPC-UAサーバ 生 OPC-UA（1分周期） スレープPLC 産 マスターPLC 画像検査 設 備 ・印字検査（カメラ、人での作業：2重検査） ・品質検査（カメラ） 工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？ ｜ Avnet

ToamiとAzure、Azure Sphereの組み合わせによる 高セキュリティIoTプラットフォーム Toami on Azure Sphere 先ほどご紹介した「Toami」は、他システムとの連携や各種機器との接続性、ラインナップの多さ、短期で実装可能な拡張性に定評があ ります。また安心してお使いいただけるよう「Toami」とともに、高セキュリティなマイクロソフト社の「Azure」「Azure Sphere」を活用 し、セキュリティ面でも高い評価を受けています。 NSWではマイクロソフト社のIoTデバイスソリューション「Azure Sphere」とIoTプラットフォームの「Toami」を融合したセキュアな IoTソリューション「Toami on Azure Sphere」を提供。このソリューションであれば、エッジデバイスのセキュリティを低価格かつ高度 に担保しつつ、簡単にIoTシステムを構築可能です。このクラウド×エッジデバイスの低コスト、セキュアなIoTプラットフォームの提供こ そがNSWの真骨頂。またメンテナンス・運営・サポート面においても24時間365日対応可能なSEがデータセンターに常駐しており、 障害発生時に即時対応できるサポートシステムは高い評価を受けています。さらにAI画像解析「Toami Vision」で個々の動きを把握 し作業効率の改善につなげたり、ビッグデータ解析サービス「Toami Analytics」でコスト削減や自動化を行ったり、スマートグラス 「RealWear」でトラブル時に現場と工場を結んでの遠隔支援も可能となりました。つまりNSWは現場が抱えている課題のヒアリング から組織文化、現場の状況の把握、分析、設計、保守・運用にいたるまでワンストップで提案し、システムを構築できる数少ない会社と言 えます。独立系システムインテグレターであるNSWはセンサーを含むハードウェアからソフトウェアまで、お客様にとって最も適した商 品をしがらみなく選択し提案ができる点も強みです。 ベンダー選びは ワンストップソリューションと+αのセキュリティ知識 セキュリティの重要性についてさらに詳しく見ていきます。セキュリティリスクが高まる要因として「デバイス数が多い（攻撃の対象が 多くなる）」「買い替えサイクルが長い（脆弱性があった場合に、攻撃期間が長期化する）」「CPUやメモリのリソースが少ない（セキュリ ティ機構の搭載が困難）」などが挙げられます。先述の通り、IoT機器に対するセキュリティリスクは甚大な被害に発展しかねません。現 在総務省が中心となってIoTセキュリティ向上を促す動きが盛んになっていることからもわかるように、しっかりとしたセキュリティ対策 を装着することは必要不可欠なこととなっています。セキュリティ面で失敗しないために重要となってくるのはベンダー選び。IoT、AI、 スマートグラスの技術・提供だけではなく、クラウドやデバイスを含めたセキュリティ面を考慮できるベンダー。つまり、経験・知識・技術 に基づいて効率的かつワンストップで工場IoTを導入でき、強固なセキュリティ対策を行っているベンダーを選択することが重要となり ます。その理由は数多くの専門業者に委託することにより、連携ミス・コスト高につながるケースが数多く散見されるからです。 NSWは工場IoT導入に際し、センサー選定から運用まで様々な相談に応じています。また、当社では導入実績100件以上を誇る、開発 を高速化するノンプログラミング基盤の備わった「Toami」と、ハードウェア・OS・クラウドサービスの3つで構成されたマイクロソフト 社の「Azure Sphere」を組み合わせたソリューション「Toami on Azure Sphere」を推奨しています。また自社でデータセンターも保 有しており、独自のクラウドサービスも提供しています。従来数値化が困難とされていたモノやコトを、カメラやIoTセンサーで数値化 するAI画像解析「Toami Vision」サービス、収集・蓄積したデータをAI解析する「Toami Analytics」や音声で操作するタフな現場向 けのハンズフリーのスマートグラス「RealWear」など幅広い提案を行うことができるのがNSWの強み。お客様の目的・ご予算・運営 方法に応じたワンストップサービスを行っています。 工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？ ｜ Avnet

高度なセキュリティで現場を支える MicrosoftのAzure Sphere 工場のIoT化を進めていく上で、頻繁に課題として上がるのが、工場には新旧大小様々なデバイスが稼働している点です。従来工場内 にはOT専用ネットワーク※が構築され、閉域網などを介してクラウドに繋がっている場合がありますが、IP接続の機能を持たない機器 やセンサー、古いOSを搭載したマシンなど、機能面もしくは企業のセキュリティーポリシー上、OT専用ネットワークに接続できないデ バイスが多数存在しています。 このようなデバイスに対して、Azure Sphere搭載のガーディアンデバイスを外付け・後付けすることで、既設のOT専用ネットワークと は別のインターネット回線を通じてクラウドへセキュアにデータを上げることが可能です。既設のOT専用ネットワークとIoT専用ネット ワーク、それぞれから上がってくるデータをクラウド側で統合することで、工場内のあらゆる機器の稼働状態を一元管理することが可 能となるのです。 ※OT専用ネットワークとは、独自のOSで隔離された独自ネットワークで運用する制御システム。 ■工場ネットワークにつなげないデバイスの別ネットワークでの監視 インターネット接続でセキュリティを担保することはもはや必要不可欠ですが、FirewallやVPNといった従来のネットワークレイヤの セキュリティだけでは守り切れなくなっています。Azure Sphere は、インターネットに接続されたデバイスを高度なセキュリティで保 護するエッジデバイス向けセキュアIoTプラットフォームです。多様化、複雑化が進む情報セキュリティ。そのリスクに対応する高度なセ キュア環境をMicrosoftがローコストで提供してくれます。今後爆発的に増えるIoTエッジデバイスを強固に守ることで、サービスプロ バイダ様やエンドユーザー様はIoTサービスの運用・利用に集中することが可能に。アヴネットはAzure Sphereの独占代理店として Microsoftとともに安全性の高いIoTサービス“Toami on Azure Sphere”の普及をサポートします。 関連製品紹介 ［Toami on Azure Sphere］ https://www.m2m-cloud.jp/m2m/toami_on_azure.html　 ［Toami］ https://www.m2m-cloud.jp/　　https://www.m2m-cloud.jp/m2m/events-03_015/　 ［Toami Vision］ https://www.m2m-cloud.jp/vision/　 ［Toami Analytics］ https://www.m2m-cloud.jp/analytics/　 ［RealWear］ https://www.m2m-cloud.jp/smartdevice-rw/　 工場IoTによるセキュアなスマートファクトリー化とは？ ｜ Avnet

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