マシン同士が非常に正確に通信し、1ミリ秒の遅延でも損害の大きいダウンタイムにつながる工場現場を想像してみてください。タイムリーで正確なデータ伝送を確保し、このようなダウンタイムを防ぐにはどうすれば良いでしょうか？ミリ秒単位で優先順位をつける高度なイーサネットテクノロジーが、産業オートメーションに完全な転換をもたらすとしたらどうでしょうか？

 

最先端技術のTSN (Time-Sensitive Networking)は、産業オートメーションに革命をもたらす可能性を秘めています。MarketsandMarketsのレポート*によると、世界のTSN市場は毎年58.3%という驚異的な成長を遂げ、2028年には17億USDに到達すると予測されています。

*外部の英語サイトにアクセスします。

 

このコラムでは、TSN台頭の原動力やTSNがどのように産業効率を作り変えているか、このテクノロジーを導入する際の課題、そして課題への取り組み方法について説明します。

 

TSN導入の主なメリット

ある大手家電メーカーでは、TSNの導入によっていくつかの主要分野で下記のような大幅な改善をもたらしました。

 

決定論的通信: TSNの低遅延で確定的なトラフィックスケジューリングにより、生産ラインのデバイスの正確な制御と同期が可能になりました。これにより、データ集約型の環境で高いパフォーマンスを維持するために不可能なリアルタイムの制御と全体的なシステムの応答性が強化されました。

 

相互運用性: TSNはさまざまなベンダーの多様な生産機器のシームレスな統合を可能にし、ネットワーク管理と最適化を簡単にしました。この合理化されたネットワーク管理と最適化により、生産ライン全体で一貫した互換性とパフォーマンスが保証されました。

 

ITとOTの融合: ITシステムとOTシステムを単一のネットワーク上に統合することで、TSNは運用を合理化し、オーバーヘッドを削減し、迅速な意思決定を可能にしました。

 

複雑なネットワークの簡素化: TSNは、ネットワーク通信をイーサネット規格に基づく単一の簡素化されたアーキテクチャに統合し、複雑さとコストを削減すると同時に、容易なスケーラビリティを実現しました。

 

生産性の向上: 制御データに優先順位をつけ、タイムリーな伝送を保証する機能を備えたTSNにより、メーカーは生産性を向上させ、ダウンタイムを削減し、応答時間を短縮し、機器の効率性を改善することができました。

 

これらの累積効果により、運用効率の改善、生産性の向上、そして効率性と精度に関する目標に向けた大幅な前進をもたらしました。

 

 

TSNテクノロジー導入における課題

TSNにはさまざまなメリットがあり、企業にとって、システムや資産をTSNを活用した統合産業ネットワークに融合することは魅力的です。ミッションクリティカルなネットワークと非クリティカルなネットワークを統合することにはメリットがありますが、TSNなどの新しいテクノロジーを導入するとなると、新たな課題が生じます。新しいテクノロジーの導入を検討している企業は、これらの課題に関して懸念を抱いているかもしれません。次のセクションでは、これらの具体的な課題に焦点を当て、実装を成功させるためのポイントを紹介します。

 

データ量の増加: ネットワークに接続するデバイスやアプリケーションが増えるにつれ、データトラフィック量が急増し、この需要の増加を効果的に処理するための高帯域幅の機能が必要となります。ギガビットや10G接続は高速化に不可欠ですが、ネットワークリソース管理のコストと複雑さも増大します。AIや機械学習などの高度なアプリケーションがこれらのシステムに負担をかけ続けるため、帯域幅の効果的な処理がさらに重要となります。

 

ネットワーク管理の複雑さ: 統合TSNネットワークにおける接続デバイスの増加に伴い、ネットワークの管理はより複雑になります。これらのプロセスを簡素化するためには、CNC (中央ネットワークコントローラ)などの高度な管理および設定ツールが不可欠です。しかし、企業はこれらのソリューションを導入する際、テクノロジーへの投資やトレーニング、継続的なメンテナンスの必要性に圧倒されるかもしれません。

 

システムの互換性: 関連する試験仕様に準拠した製品や、確立されたテストヘッドに統合された製品を使用することで、スムーズかつ簡単にTSNを実装することができるようになります。これらの基準は、統合の課題を緩和し、効率向上の加速に不可欠である互換性と信頼性を保証します。ただし、これらの規格化された製品を見つけ、検証し、統合するには多くの時間とリソースが必要となり、さまざまな規格と認証を理解するための専門知識が求められることがあります。

 

 

TSN統合を成功させるには

TSNの統合には複雑さが伴うことを認識することが重要です。前述のとおり、リアルタイム制御の改善、シームレスな相互運用性、統合ネットワークアーキテクチャなどのメリットは大きいですが、対処すべき課題もあります。導入を成功させるために、企業はいくつかの重要な側面を考慮しなければなりません。

 

フルギガビットパフォーマンス: 産業環境におけるデータ需要の増加に伴い、大量のデータを効率的に処理するための高帯域機能が必要となります。そのため、堅牢なネットワークパフォーマンスを確保するには、各ポートでフルギガビット速度をサポートするTSNソリューションを選択することが極めて重要です。高帯域幅と低遅延の通信は、リアルタイムのデータ交換を維持し、複雑な産業プロセスに不可欠な正確な制御と応答性を実現するために必要です。

 

簡単な設定: デバイスのセットアップと管理を簡素化するWebベースのGUI (Graphical User Interface)など、直感的な管理ツールを使用してください。これは、複雑さが増す可能性がある大規模な導入では特に重要です。

 

コンパクトで柔軟な設計: 狭い場所にも簡単に設置できる、コンパクトで適応性の高い設計の機器を選択してください。省スペース設計により、高度なネットワーク機能を既存のインフラストラクチャにシームレスに統合できます。

 

互換性: 製品が必要な試験仕様に合致しているか、または既存のテストヘッドに含まれていることを確認してください。これらの基準に準拠することで、TSN統合の成功に欠かせないシームレスな互換性と信頼性の高い性能を保証します。

 

MoxaのTSN製品

Moxaは、産業用ネットワークソリューションのリーダーとして、IEC/IEEE 60802 TSNプロファイルやIEEE 802.1 TSNタスクグループのような世界的なTSNイニシアチブに積極的に参加しています。MoxaのイーサネットスイッチTSN-G5004シリーズとTSN-G5008シリーズ年夏にAvnu Allianceから世界初のTSNコンポーネント認定を取得するという歴史的な節目を達成しました。最大8個のフルギガビットポートを備えたこれらのスイッチにより、オートメーションエンジニアは完全に統合されたネットワークを簡単に構築できます。

 

MoxaのTSNソリューションについてご興味をお持ちの方は、是非お気軽に弊社までお問合せください。

 

コラムで取り上げた製品についてはこちら

4Gポート フルギガビット マネージドイーサネットスイッチTSN-G5004シリーズ	8Gポート フルギガビット マネージドイーサネットスイッチ TSN-G5008シリーズ

 

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