【Moxa】ケーススタディ：TSN (Time-Sensitive Networking) によるデジタルトランスフォーメーションの加速

技術情報

Moxa

ケーススタディ：TSN (Time-Sensitive Networking) によるデジタルトランスフォーメーションの加速

2022.08.05

Moxaは、世界中の顧客がアダプティブ・マニュファクチャリングの利点を活用し、産業オペレーションに革命を起こすことを支援しました。TSN (Time-Sensitive Networking) テクノロジーを通じて、顧客が総所有コストを削減し、サービスとしてのサービスを提供し、生産および運用効率の向上を支援しました。

TSN (Time-Sensitive Networking) は、オートメーション産業界のゲームチェンジャーであり、統一されたインフラストラクチャの基盤を形成することでデジタルトランスフォーメーションを可能にします。Moxaが、どのようにシステムインテグレータがさまざまな重要なシステムを統合することができる単一の統合ネットワークを構築し、以下のようなアプリケーションで支援したかをご覧ください。

導入事例 ①

モダン・マスカスタマイゼーション
導入事例 ②

水力発電所
導入事例 ③

CNC装置

導入事例①：モダン・マスカスタマイゼーション

現代のマスカスタマイゼーションを実現する統一されたネットワーク

ロケーション：中国

プロジェクトの紹介

製品メーカは、生産、組立ライン、物流など、さまざまなシステムを1つのネットワークで結び、生産サイクルタイムの短縮とTCO (総所有コスト) の削減を実現しようと計画していました。これは、市場の多様なニーズに対応するため、マスカスタマイゼーションを実現するための取り組みです。オートメーション業界では、このような目標を達成するためにTSN (Time-Sensitive Networking) 技術が不可欠です。具体的には、高速ネットワーク化、大量データ転送、高精度なモーションコントロール、ネットワークアクセス量の優先順位付けによる低遅延化などです。これらはすべて、重要なデータを適切な場所に、適切なタイミングで届けるために必要なことです。

コマーシャル・オフ・ザ・シェルフ (COTS) 製品のマスカスタマイゼーションを可能にするために、メーカは、MoxaのTSN-G5004 および TSN-G5008 TSNイーサネットスイッチを導入し、既存の独自のネットワークを1つの統一ネットワークに統合したTSN対応のネットワークを構築しました。この統合ネットワークは、ケーブル配線およびメンテナンスコストを削減し、使用されている異なるプロトコルを理解するために必要なトレーニングを最小限に抑える、よりシンプルなネットワークトポロジを使用しています。現在、同社はサイクルタイムを大幅に短縮して生産プロセス全体を調整し、必要に応じてカスタマイズされたCOTS製品を同じコスト、またはさらに低いコストで製造できるようになりました。新しいTSNネットワークにより、同社はITとOTのネットワークを統合し、インダストリー4.0とIIoTアプリケーションのための適応型生産、マスカスタマイゼーション、オペレーショナルエクセレンスを実現することで、オートメーションサイトのデジタル変革を成し遂げました。

生産現場の視点から見ると、TSNはサイクルタイム短縮による制御の統合を実現し、管理すべき資産が少ないシンプルなトポロジによるTCOの削減、1つの統合ネットワークによるSaaS (service-as-a-service：サービスとしてのサービス) を実現することができます。このようなTSNネットワークの導入により、同社はモダンなマスカスタマイゼーションを実現し、デジタル変革を完了させ、適応性のある生産を可能にしました。

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システム要件

機械間、機械とデバイス間、機械/デバイスと管理者間のシームレスな通信を可能にし、生産サイクルタイムと総所有コストを削減するための統一されたネットワーク
正確なデバイス制御のための決定論的通信と、さまざまなシステムを接続するためのギガビットネットワーク機能
リアルタイムの生産最適化とマスカスタマイゼーションのための、使いやすく、構成が簡単で、将来性のある技術

Moxaが選ばれる理由

商用オフザシェルフ (COTS) 生産に理想的で、産業用オートメーションおよびプラグアンドプロデュース製造のためのテーラーメイドである現場で実証されたTSNソリューション
4/8ポートのTSNギガビット接続を備えた信頼性の高いTSNイーサネットスイッチ
エコシステムの業界プレーヤーと協力して、TSN技術の開発と進化にコミットする

使用製品

TSN-G5004
4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
8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

導入事例②：水力発電所

AIを活用した水力発電所の運用効率化

ロケーション：中国

プロジェクトの紹介

ある水力発電所では、より効率的に発電を行うために、システムのアップグレードと近代化が計画されました。従来のシステムと比較して、最新の水力発電所は複数のシステムを組み合わせることで、より高い性能と安定性を低コストで実現することができます。従来は、励磁、制御、スパイラルケーシング、ペンストック、水車などを担当する主要なシステムが、それぞれ異なるネットワークプロトコルで動作していました。このようなさまざまなネットワークを維持するためのコストは高く、技術者の追加や複雑なネットワーク構造が必要になることも少なくありません。

事業会社は、このようなユースケースに最適なTSN (Time-Sensitive Networking) を採用することで、孤立したネットワークをすべてまとめ、制御ネットワークにAIシステムを導入することを決定しました。まず、多様化したアプリケーションを1つの統一されたネットワークで制御することで、簡素化されたネットワーク構造によりコストを大幅に削減することができます。また、このシンプルなネットワーク構造により、高速性、高精度な制御、高度なネットワークセキュリティが保証されます。第二に、TSNは、同社の制御ネットワークと新しいAIシステム間の相互運用性の問題を解決し、同社のニーズに合ったAIoTソリューションを実現することができます。第三に、MoxaのTSN-G5008イーサネットスイッチは、8つのギガビットポートを提供し、すべての異なる制御システムを接続し、1つの統一ネットワークを作成することができます。十分な帯域幅と低い遅延時間により、新しいTSNネットワークは、AIシステムのための大容量データのリアルタイム通信を提供します。

その結果水力発電所の効率が向上し、必要に応じて系統への総発電量を迅速に調整できるようになり、低コストでメンテナンスが容易な、高効率で適応性の高い新しい水力発電所が誕生したのです。

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システム要件

発電設備の性能と安全性を犠牲にすることなく、また、重要な制御データを伝送するための帯域を占有することなく、リアルタイムでデータにアクセスするために、制御ネットワーク上に1つのAIシステムを導入すること
異なるアプリケーションを統合し、シームレスな通信を実現する1つの統一されたネットワーク
ギガビット通信をサポート

Moxaが選ばれる理由

5ポート以上の信頼性の高いTSNイーサネットスイッチ
35年以上のOTネットワーキングの経験
エコシステムの業界プレーヤーとのコラボレーションによるTSN技術の開発と進化にコミット

使用製品

TSN-G5008
8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

導入事例③：CNC装置

統一されたTSNネットワークで複数のアプリケーションを実現

ロケーション：日本

プロジェクトの紹介

ある世界有数の産業機械メーカは、TSN (Time-Sensitive Networking) 技術を活用し、複数のアプリケーションを1台のCNC機械に集約しています。そのスケーラブルで高速なセンシングと高度な機械制御アプリケーションを実現するためには、決定論的なレーザー制御と機械制御が調和して動作する必要があります。しかし、これまで両者は特に海外に出荷する場合は、コンポーネントの統合と保守に多くの労力が必要でした。

そこで、同社は、拡張性と効率性を高めるため、機械に内蔵する統一TSNネットワークを導入しました。まず、フルギガビットのマネージドイーサネットスイッチ TSN-G5008で複数のリモートI/Oを接続し、サーボドライバに確定的な通信を提供し、重要な機械制御を可能にしました。第二に、TSN-G5008スイッチは、産業用PCに情報をフィードバックするために、マシンビジョンカメラにリモートI/Oを接続しました。従来は、イーサネットの特性（先入れ先出し）により、重要なデータを同じ配線で伝送することはできませんでした。コンパクトな設計のTSN-G5008スイッチは、スペースに制約のある機械に完璧にフィットし、ネットワーク内のすべてのコンポーネントを統合するためのエンジニアの労力を軽減します。

標準的なイーサネットTSNインフラにより、同社は先進的な機械の生産と、より良いサービスを提供するための前例のない可能性を手に入れました。先進的な機械を生産し、製造業に大きな影響を与えるという、これまでにない可能性を手に入れました。

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