スマートファクトリーとは：データベース、実現技術、導入事例

57 分前

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世界で製造業の革新が進む中、その中心にあるのがスマートファクトリーです。IoTやIIoTは私たちの暮らしにも浸透し、ビッグデータ、AI、クラウドなどと結び付きながら、スマートホーム、ビル、工場、都市へと広がっています。多様な技術・製品が登場する中、時系列データベースとの組み合わせも新たな市場を生み出そうとしています。

スマートファクトリーは、ICT（情報通信技術）と従来の生産・製造技術を融合した生産システムです。IoT、ビッグデータ、クラウド、知能ロボット、CPS（サイバーフィジカルシステム）などを通じて、工場内の設備、装置、部品が接続され、相互に情報をやり取りします。

単なる工場自動化とは異なります。従来の自動化が工程単位の最適化を中心とするのに対し、スマートファクトリーは工場全体の工程・設備のデータをつなぎます。センサーデータをERPやMESなどの生産・経営情報と統合し、経営上の判断を現場の設備へ素早く反映できる点も特徴です。

エネルギーと材料の利用を最適化して資源を節約し、予知保全で設備稼働率を高め、生産量や経営計画に連動した運営が可能になります。一方、多数の機器やセンサーが生む大量のデータをどう処理するかが課題です。本稿では、タグデータを保存するデータストアの観点から、動向と関連技術を整理します。

スマートファクトリーのデータの流れ

実現を支える技術

1）コネクティビティ

製造設備に温度、圧力、振動などのセンサーを取り付け、IoT技術でリアルタイムに収集します。現場には各種センサー、アクチュエーター、PLCがあり、Wi-Fi、Zigbee、BLEなど、多様な通信方式が使われます。機器間の連携では、OPC UAなどを通じた標準化も進められています。

2）OT（Operational Technology）

現場の担当者が設備からデータを収集し、監視する領域です。ヒストリアンやRTDB（リアルタイムデータベース）を使って保存・監視し、正常範囲を外れた場合にはアラームを通知して対処します。

3）IT（Information Technology）

IT部門ではMES、PLM、ERPなどにデータを蓄積し、分析します。個別設備だけでなく、工場全体、さらに企業全体のデータを扱うため、量が膨大になります。Oracle ExadataやHadoopなどの大容量処理基盤、RやSASなどの分析ツールを使い、相関分析、多次元分析、機械学習による高度な分析を行います。

新しいデータ基盤に求められること

1）超高速な収集と保存

データの発生速度と量が増えるにつれ、毎秒100万件以上のタグデータを収集・保存できる高速な基盤が必要になります。

また、システムリソースとストレージを効率よく使うため、圧縮保存も必要です。

2）拡張性

通常は導入前にCPU、メモリ、ストレージの必要量を見積もります。しかし、業務の変化によって予測を超えるリソースが必要になる場合があります。スマートファクトリーでは、設備増設によるセンサー数の増加や、スキャン頻度の変更によってデータ量が大きく変わります。すべてを事前に用意するより、必要に応じて拡張できることが重要です。複数ノードのクラスターを構成できれば、変化へ柔軟に対応できます。