完全統合自動化とは何ですか？

スイスの製薬業界のある企業が新しい錠剤包装ラインを設置した際、最先端の機械が関与しました。ドイツのメーカーが開発した高速ブリスターパッキングマシン、イタリアの企業が開発したカートンパッキングマシン、そして地元のインテグレーターが提供したケースパッキングマシンがシームレスに組み合わされました。設備自体は卓越した効率で稼働しました。しかし、施設のマネージャーは、生産ラインの機能に関連する情報を一元的に収集する際に問題を経験し、各機械のための別々の制御プラットフォームと異なる形式で提示された異なる種類の情報しか持っていませんでした。すべての機械が自動化されていたにもかかわらず、全体の包装ラインは完全に統合された方法で稼働しておらず、これは完全統合自動化の問題を解決することを目指しています。これは、システムに対して、製品だけでなく、設計哲学とエンジニアリングプラットフォームを提供し、コントローラー、ドライブ、センサー、エネルギーインジケーターなどを含む生産システムのすべての要素が共通の情報と知識のセットに基づいて連携して機能することを意味します。.

完全統合自動化が実際に意味すること

シーメンスは、完全統合自動化（TIA）というフレーズに最も一般的に関連付けられる企業であり、TIAポータルソフトウェアプラットフォームの周りに統合エンジニアリングフレームワークの一部として開発されました。TIAは、ハードウェア、ソフトウェア、通信、データを含む産業自動化への体系的で包括的なアプローチを指し、特定のベンダーに限定されません。TIAは、3つの主要な要素を中心に展開されます。最初は、統一されたエンジニアリング環境、つまり自動化ネットワーク内の各デバイス（PLC、HMI、モーター、安全装置、RFI、通信プロセッサなど）を構成、プログラム、委託するための同じソフトウェアプラットフォームであり、複数のツールを使用したり、情報を再入力したり、異なるプログラムのバージョンの互換性の問題に対処する必要がありません。2つ目は、統合通信であり、このネットワーク内のすべてのデバイスが同じ言語、すなわちシーメンスのフレームワーク内のPROFINETまたはPROFIBUS、さらにはOPC UAやMQTTなどの他のオープンスタンダードを使用することを意味します。コントローラーはモーターを操作するために特別なドライバーを必要とせず、HMIはセンサーに関する情報を取得するために別のタグデータベースを必要としません。3つ目は、統合データと診断であり、これはすべてのデバイスが自らの作業に関する情報、すなわちモーター電流、サイクル数、故障コード、エネルギー消費を処理することを意味しますが、この情報は1つのポイントから利用可能であり、専有デバイス内に閉じ込められることはありません。.

TIAポータル: シーメンスの完全統合自動化の実装

“「完全統合自動化」は主にシーメンスのTIAポータルに関するものです。TIAポータルは、シーメンスの自動化技術のすべてのデバイスがユニークな開発環境の一部となるソフトウェアエンジニアリングソリューションです。以前は、シーメンスのS7-300 PLCをプログラミングするためのSTEP 7や、HMIを構成するためのWinCCフレキシブルなど、個別のユーティリティがありました。すべてのソフトウェアは異なるインターフェース、タグデータベース、バージョンを持っていました。TIAポータルはすべてをシンプルで統一されたものにしました。エンジニアは、PLCプログラム、HMI画面、ドライブデータ、安全ロジックのすべてのタイプの作成を含む1つのプロジェクトを作成できます。PLCで一度使用された単一のタグは、HMIに迅速に表示されます。.

TIAポータルとより一般的な統合自動化の概念を区別することが重要です。TIAポータルはシーメンスの特定の製品ですが、統合自動化はTIAポータルが実装する概念です。たとえば、工場にシーメンスのデバイスが1つもない場合でも、すべてのデバイスが通信のための標準プロトコルと共通のデータモデルを使用している場合、統合自動化が可能です。逆に、シーメンスのデバイスで満たされた工場があっても、機械が個別に導入され、接続されていない場合は統合されていない可能性があります。したがって、ツールは目標ではなく、すべてのデバイスに中央のポイントからアクセスし制御できる生産システムであり、データが生産システムとビジネスシステムの間で流れていることが重要です。 マッキンゼー・アンド・カンパニー デジタル製造に関する研究は、一貫してデータ統合—生産データをリアルタイムで収集、文脈化、行動する能力—が、Industry 4.0が約束する生産性と品質の向上を実現するための最も重要な要素であると特定しています。.

完全統合自動化アーキテクチャのコアコンポーネント

A 完全統合自動化 システムは単一のボックスではありません。それは、各層が下の層に基づいて構築され、層間の統合が価値を生み出す層状アーキテクチャです。以下の表は、コアコンポーネントと統合全体におけるその役割を要約しています。.

完全統合自動化が工場にもたらすもの

自動化の完全統合の利点は単なる理論的概念ではありません。実際に目に見える形で現れます。ショップフロア、エンジニアリング部門、メンテナンス部門などの生産プロセスにおける自動化のポジティブな影響を見ることができます。製造業者が言及する、孤立した自動化から統合された自動化への移行から得られる主要な利点のいくつかは以下の通りです。.

• エンジニアリング時間の短縮。. 統合されたエンジニアリング環境は、PLC、HMI、およびドライブツールでデータを再作成する必要を排除します。設計の変更は直接伝播されます。中規模の自動化プロジェクトは、このアプローチを使用して、マルチツール、マルチベンダー環境でのケースよりも20-40%少ないエンジニアリング時間を最小限に抑えます。.
• 立ち上げと切り替えの迅速化。. 統合された通信は、リモートI/Oブロック、ドライブ、または安全センサーなどの新しいデバイスが、メインエンジニアリングプラットフォームから設定される際にコントローラーによって自動的に認識される状況を指します。通常は長いネットワーク構成とタグマッピングにかかるプロセスが、わずか数時間の作業に短縮されます。.
• 改善された診断とダウンタイムの削減。. メンテナンス部門は、すべての機械が故障やパフォーマンスに関する情報を中央の場所に送信するため、デバイスに行くことなく問題を診断できます。基準値を超える電流を消費するサーボドライブは、故障が発生する前にメンテナンスリクエストを促すことができます。これにより、情報がすぐに利用可能であるため、平均修理時間（MTTR）が短縮されます。.
• 完全なトレーサビリティと品質データ。. 医薬品、医療機器、食品および飲料の規制対象業界においては、原材料の供給元から最終出荷ドックまでの製造プロセス全体にわたるトレーサビリティが、規制機関によって求められています。すべての生産プロセスの段階をユニークなシリアル番号にリンクする統合自動化システムを利用することで、情報の蓄積によって達成されるのではなく、製造プロセスの副産物としてトレーサビリティが確保されます。.
• エネルギーの透明性とコスト削減。. エネルギーがデバイス単位で統合によって監視されると、プラントマネージャーは消費されるエネルギーの正確な量、ならびにこの活動が行われる設備と段階を把握できます。生産休止中に非稼働の設備の自動エネルギーシャットダウンを備えた製造ラインは、出力レベルに影響を与えることなく、エネルギー消費を最大15%削減できます。.

完全統合自動化はすべての製造業者に適しているか？

シーメンスTIAポータルまたは代替のオープンアーキテクチャプラットフォームを通じて完全統合自動化ポリシーを選択することは、白黒の選択肢ではありません。たとえば、手動で積み下ろしを行う機械が1台だけの会社であれば、完全なエンジニアリングプラットフォームは必要なく、基本的なPLCとHMIで十分です。逆に、複雑な生産ラインを持ち、多くの機械、エンジニアリングプラットフォーム、トレーサビリティに関する規制基準がある会社では、統合が利益をもたらします。実際の状況を評価する際には、現在稼働している制御プラットフォームの数と、それらを統合するのにどれだけの時間がかかっているか、そして企業が生産プロセスの順序に関する情報を取得する必要があるかどうかを確認することが重要です。自動化された生産および試験ラインなどの新しい製品ラインへの投資を始めた企業にとっては、全体システムの設計段階から自動化を選択する方が良いです。最初から統合のアプローチに従い、PROFINETやOPCUAなどの通信プロトコルに基づいて構築されたラインは、遠隔操作やMESへの接続、または進行に応じた再構成が容易になります。逆に、以前に孤立して構築されたラインを運用するのは難しいでしょう。. ベンロンの自動化ラインは、 MCB自動組立ライン and the AC contactor automatic assembly and testing production line, 、は、データの可視性と現代の接続された工場が要求するリモート診断をサポートするオープンで統合された制御アーキテクチャに基づいて設計されています。.

よくある質問

完全統合自動化とは何ですか？

完全統合自動化（TIA） は、PLC、ドライブ、HMIデバイス、安全機器、通信などの産業自動化プロセスのコンポーネントが、単一のソフトウェアプラットフォームを通じて設計および制御される共通の方法を持つことに関するものです。この概念は、Siemensによって開発されたTIAポータルに密接に関連していますが、統合されたエンドツーエンドの自動化アーキテクチャの概念は、国際基準に従うすべての製造業者およびシステムにも同様に適用されます。.

Siemensの完全統合自動化ポータルとは何ですか？

Siemens TIAポータルは、Siemensの自動化製品に基づくソフトウェアエンジニアリングフレームワークを指す完全統合自動化ポータルを表します。これは、SIMATIC PLC、SINAMICSドライブ、SIMATIC人間-機械インターフェースデバイス、およびSIMATIC安全と連携できることを意味します。このソフトウェアのおかげで、エンジニアは単一のプロジェクトからすべてのデバイスをプログラム、構成、起動することができ、タグデータベースや通信設定も含まれます。.

統合自動化とは何ですか？

統合型自動化 工場内のすべてのデバイスとシステムをリンクする広範なアイデアです。これは、デバイスが相互に情報を転送し、統一されたプロトコルを介して通信し、1つの場所から制御できることを意味します。完全統合自動化はこの概念に対応し、特定のベンダーによって提供されるソリューションですが、この概念は特定のベンダーに依存するものではありません。.

Siemens TIAとAXの違いは何ですか？

Siemens TIAポータル完全統合自動化ポータル（TIAポータル）は、SiemensのSIMATIC PLC、HMIおよびドライブファミリーのために開発されたエンジニアリングプラットフォームです。AXは、ITとOTの統合、ウェブベースのアクセス、現代のソフトウェア開発手法の実装を目指してSiemensによって作成された新しいクラウドネイティブエンジニアリングプラットフォームです。AXはTIAポータルを置き換えるものではなく、クラウド接続、リモートエンジニアリング、およびIT指向の開発が必要なアプリケーションのための補完的なプラットフォームとして機能します。.

参考文献

• Siemens — 完全統合自動化（TIA）ポータル. 。Siemens TIAポータルエンジニアリングプラットフォームの公式製品ページで、そのアーキテクチャ、統合コンポーネント、および業界全体での適用について説明しています。.
• マッキンゼー・アンド・カンパニー ― デジタル製造とインダストリー4.0. 。デジタル製造の生産性と品質の利点を達成するためのデータ統合と統一されたエンジニアリング環境の重要性に関する研究。.
• 国際自動化学会（ISA） — ISA‑95および自動化統合基準. 。統合自動化アーキテクチャを支えるデータモデルと通信インターフェースを定義する、企業と制御システムを統合するための国際基準。.
• ロックウェルオートメーション — 統合アーキテクチャと接続された企業. ロックウェルオートメーションの統合オートメーション概念の同等物であり、統一されたエンジニアリング原則のベンダー特有の実装の比較ポイントを提供します。.

完全統合オートメーション は、製造業者が棚から購入する製品ではありません。それはエンジニアリングの分野であり、すべてのデバイス、すべてのコントローラー、すべてのソフトウェアツールが一つの一貫したデータ透明な全体として連携するように生産システムを設計する決定です。工場長にとっては、ERPシステムに生産注文が入ると、それが工場のフロアに直接渡され、何の中断や遅延もなく進むことを示しています。これは、生産ラインでの製品の品質に関する故障が特定の原材料のバッチに遡って追跡できることを意味します。エンジニアにとっては、設計に加えられた変更が波及効果を持ち、修正された設計がどこでも実施されることを意味します。そして、メンテナンステクニシャンにとっては、古くなったアクチュエーターが故障する前に警告を発し、再びサービスが必要になることを意味します。ベンロンオートメーションの組立およびテストラインは、このオープンで接続された統合原則に基づいて開発されており、単なる孤立したシステムではなく、より大きな工場システムの一部として設計されています。.