「テクノロジー」は、数学、科学、技術、貿易、芸術の応用を通じて人類の文明の全般的な進歩に役立つ製品や実践を表すために選ばれる言葉になりました。「現代技術」は、最先端技術、あるいはハイテクとも呼ばれ、本質的に流動的な概念であり、将来が最大の将来を見通した、現在最も先進的な技術を指します。
インダストリー4.0の例
現時点では、「最新技術」はインダストリー4.0と同義であり、インダストリー4.0には、超高速コンピューター、 センサー、複雑な通信ネットワーク、膨大なコード ソース、新しい組織構造、 モノのインターネット (IoT) などの技術的進歩が含まれます。これらのエンティティを組み合わせることで、より高度で自動化された生産性の高い組織が形成されます。本質的に、インダストリー4.0は、最新のテクノロジーを使用して構築され、あらゆる業界を組み込んだ、ネットワーク対応の根深いサブ構造を表します。1700年代後半の産業革命と同様に、インダストリー4.0は私たちの世界のあり方を根本から変えつつあります。
「インダストリー4.0は、企業の業務の完全なサイバーフィジカル統合を簡潔に表したものです。これは、運用テクノロジーとビジネス システムと統合された (産業用) モノのインターネットです。これにより、企業のサイロが解体されるだけでなく、最終的にはサプライヤー、パートナー、販売代理店、ユーザーを強力なバリュー チェーンで結び付けるエコシステムが実現します。」
-アナログ・デバイセズの ホワイトペーパー 現在から次へ
インダストリー4.0の技術の柱
インダストリー4.0は単なる単一のテクノロジーではありません。むしろ、それはいくつかの異なる技術の集大成です。したがって、インダストリー4.0の存在を可能にする、相互に依存する重要なテクノロジーが4つあります。
ネットワーク: インダストリー4.0とIIoT
インダストリー4.0の特定のサブセットは、IIoT (Industrial Internet of Things) と呼ばれることが多く、あらゆるものを接続するネットワーク インフラストラクチャです。 幅広い用語ではありますが、モノのインターネットはインダストリー4.0に不可欠なものであり、企業、エンタープライズ サイロ、事業部門、プロセスなどを強化する接続性と通信を提供します。ただし、特定の ものを相互に接続する際には課題があります。多くの場合、これらの個々のものは完全に別のプロトコルとシステムを使用し、パフォーマンス仕様も異なります。
たとえば、標準的なITインフラストラクチャとOTインフラストラクチャの運用には、大幅に異なるリソースが必要です。産業用イーサネット標準を使用するだけでは、さまざまなテクノロジーを組み合わせるには不十分です。しかし、IEEEベースのタイムセンシティブ ネットワーク (TSN) における最近の進歩により、産業企業は、OTシステムのタイムクリティカルな制御トラフィックとITシステムの通常のベストエフォート トラフィックの両方を伝送する単一のIEEE標準イーサネット ネットワークを導入できるようになりました。
処理: インダストリー4.0におけるAIの役割
センサーは歴史的に産業システムの基本的な特性でした。たとえば、ガス動力機械のアナログ油温センサーは、長い間、製造システムにおける機械の全体的な健全性を示す指標として使用されてきました。ただし、ネットワークの速度とサイズが増加すると、単一のシステムに接続できるセンサーの数が増え、作成されるデータも増えます。このデータは伝達、処理、解釈、整理する必要があり、そのためには処理能力が必要です。あるいは、より多くの機械をより速く制御するには、強力な処理能力が必要です。
業界や用途に応じて、さまざまな方法で処理を行うことができます。ただし、処理はリアルタイムで実行する必要があることは確かです。RTOS (リアルタイム オペレーティング システム) 処理は、データを中央処理ハブまたはサーバー システムに集約する高効率CPUを備えたローカル処理ノードを介して実行できます。あるいは、すべてのデータと制御を単一のサーバー インフラストラクチャで管理することもできます。また、人工知能ベースのアプリケーションでは、エッジAIテクノロジーによって単一のノードに大量の処理能力が配置され、小型デバイス上で複雑なアルゴリズムをネイティブに処理できるようになります。使用される処理構造に関係なく、インダストリー4.0を推進するには膨大な処理能力が必要です。
HMI: ヒューマンマシンインターフェース
歴史的な産業環境では、人間がシステムとプロセスの品質管理を制御していました。そのプロセスは人間によって始まり、人間によって終わりました。しかし、インダストリー4.0では、人間の作業が減り、機械の作業が増えます。ただし、人間は機械に介入して、機械を実行する自動化システムを理解し、対話し、変更できるという点が注意点です。その結果、ヒューマンマシンインターフェースシステムはインダストリー4.0の不可欠な部分になりました。HMIにはさまざまな形態があり、その複雑さは、ミッションコントロールに似た制御室から、非常に特定の単一プロセスに関する少量の情報を表示する小型ディスプレイまで多岐にわたります。テクノロジーの幅広さに関係なく、HMIはインダストリー4.0の重要な部分であり、作成者と作成物の間のコミュニケーションの架け橋となります。
安全とセキュリティ: インダストリー4.0のセキュリティ課題
すべての自動化アプリケーションでは、インダストリー4.0以外のものであっても、安全性とセキュリティが最も重要です。自動化により、あらゆるプロセスにおける人為的エラーの可能性が低減されると同時に、プロセスに対する人間の理解も低減されます。機械は人間と同じレベルの理解力や自己保存能力を備えて設計されていないため、機械が故障した場合にシステムを確実に保護するためには、多くのレベルの冗長性、安全対策、しきい値を講じる必要があります。
同時に、自動化されたプロセスは、特に外部ネットワークに接続されている場合、外部ソースからのセキュリティ侵害を受ける可能性もあります。インダストリー4.0システムの整合性が損なわれないようにするには、ネットワークとコンポーネント ベースのバリアを安全に構築する必要があります。露出ポイントが非常に深いため、ネットワークベースのインダストリー4.0システムを「ハッキング」する機会は驚くほど大きくなります。システムが動作可能かつ安全であることを保証するには、多くの手順を実行する必要があります。
結論: インダストリー4.0の影響
商業、工業、農業など、世界中のあらゆる分野で、インダストリー4.0革命に使用されている最新テクノロジーが、ビジネスの運営方法を根本的に改革しています。インダストリー4.0は、商業、工業、製造、農業システムを最適化するために設計された、企業の運用技術と情報技術のIoT統合です。インダストリー4.0を可能にするサブテクノロジーは数多くありますが、企業がインダストリー4.0への変革を成功させるには、最先端のネットワーク、強力な処理システム、直感的なHMI、堅牢な安全性とセキュリティ システムを同時に実装する必要があることは明らかです。
