5G LPWA（Low Power Wide Area）技術で実現する新サービス 製造装置向けNB-IoTとLTE-M | IoT Now ニュースとレポート

製造装置の接続に関する課題と機会

ドイツにある産業用空気圧縮機メーカーの ALMiG (または自動空気ポンプ、Automatische Luftpumpen) グループは、5G 低電力広域 (LPWA) テクノロジ NB-IoT および LTE-M を使用して、最小限の投資で新しいマシンと従来のマシンの両方を接続しています。目的は、すべてのデバイスをサポートできる低コストの接続ソリューションを使用して、可能な限り最も簡単な方法でマシンをクラウド分析プラットフォームに接続することです。 Modbus Cloud Connect を製品に統合することで、ALMiG は COMPASS (圧縮空気サービス ソリューション) デジタル サービスを実際の IoT データで強化することができました。

課題 

主な課題は、すでに使用されている機器の新しい機能とビジネス モデルを、長期間にわたるカスタム ハードウェア開発を行わずに短期間で開発することでした。採用された IoT ソリューションは、既存のマシンに後付けするだけでなく、新しいマシンにも取り付けることができる十分な柔軟性を備えている必要がありました。一方、ALMiG は、現場での機械の使用状況に関する実際のデータが不足していることに対処する必要がありました。さらなる課題は、さまざまなパートナーやサプライヤーがさまざまなコンポーネントを提供する可能性があり、データ通信インフラストラクチャがエンドユーザー顧客に依存する可能性があるため、IoT エコシステムの複雑さでした。

ソリューション

ALMiG は、新しい空気圧縮機とすでに導入されている (「ブラウンフィールド」) 空気圧縮機の両方を接続するために、grandcentrix (ボーダフォンの会社) が提供する Modbus Cloud Connect 製品を選択しました。 Modbus Cloud Connect は、空気圧縮機内のセンシングおよび作動[1]Modbus RTU (リモート ターミナル ユニット) デバイスと ALMiG のクラウド インフラストラクチャとの間のデジタル ブリッジと接続を構築します。

影響と統計

この新しいソリューションにより、ALMiG はリアルタイム IoT データを使用した「as-a-service」提案を含む新しいビジネス モデルを提供できるようになります。お客様は、毎日の更新、重要なステータス更新の即時通知、予防保守による稼働時間の向上の恩恵を受けます。もう 1 つの重要な利点は、現実世界の展開からの IoT データを使用して将来の製品開発を強化できるという ALMiG の可能性にあります。

より広い意味

広域 5G LPWA (NB-IoT および LTE-M) 接続の製品化ソリューションは、コスト効率の高い方法で産業機器を実現する IoT に最適であり、特にブラウンフィールド機器のコンテキストで重要な役割を果たすことができます。このようなソリューションは、メーカーとその顧客の両方にとって、実装が簡単で、効率的で、持続可能で、手頃な価格になります。 Retrofit IoT ソリューションを使用すると、メーカーはクライアント サイトにすでに導入されている既存のマシンに関連する新しいサービスを提供でき、また、これらのマシンをはるかに効率的にすることもできます。多くの IoT ソリューションと同様に、機器を改修すると、リモート監視を通じて運用プロセスが最適化され、予知保全によって機器故障のリスクが軽減され、さらなるコスト削減が可能になります。

製造装置の接続に関する課題と機会

熾烈な競争環境において、機器ベンダーは最先端のサービスを実現し、競争力を維持するために最新のテクノロジーを採用する必要があります。理想的には、そのようなサービスには、販売された新しい機器と、潜在的に長年クライアントの場所で使用されている機器の両方を含む、顧客が使用するすべての機器が含まれることになります。しかし、そのような機器のユーザーは通常、ダウンタイムを許容できず、従来のマシンや機器を新しいスマート デバイスやツールに置き換えるには費用がかかります。したがって、製造装置のベンダーは、新しい資産と従来の (「ブラウンフィールド」) 資産の両方に統合できる「スマート」ソリューションを重視することになります。

ALMiG グループは、さまざまな製造プロセスの一部として使用されるエアコンプレッサーのサプライヤーです。同社は、5G 低電力ワイドエリア (LPWA) テクノロジー NB-IoT および LTE-M を使用して既存の Modbus 制御および作動機能を接続することにより、新しいエアコンプレッサーとその既存のデバイス資産の両方を XNUMX つのソリューションで接続する革新的な方法を発見しました。 ALMiG は、grandcentrix (ボーダフォンの会社) と協力して、grandcentrix の Modbus Cloud Connect 製品を利用することで、接続ソリューションを迅速に開発することができました。

Modbus Cloud Connect を自社の機器に統合することで、ALMiG は製品をデジタル化し、リアルタイム IoT データを使用して新しい COMPASS (圧縮空気サービス ソリューション) サービスをより有効に活用できるようになりました。 COMPASS サービスに関連付けられた中央のクラウド ソフトウェアは、接続されたマシンのデジタル ツインを維持し、情報の処理、評価、保存を可能にします。利用可能なデータを使用して、既存のプロセスを強化したり、強化されたサービス化モデルなどの新しい提案をサポートしたりすることもできます。 grandcentrix ハードウェアを使用し、Vodafone のセルラー通信プラットフォーム上で実行すると、標準化されたハードウェアと事前設定されたクラウド アダプターを使用して、既存のデバイスと従来のデバイスの両方を接続できます。

grandcentrix の Modbus Cloud Connect 製品には 4 つの重要な側面があります。

• ハードウェア: Modbus Cloud Connect Gateway は、grandcentrix によって開発されたオンボード ファームウェアを備えた CE 認定ハードウェアであり、DIN レール取り付けおよび端子接続用のフォーム ファクタです。このデバイスには、接続を容易にする金属および非金属の表面アンテナが付いています。
• 接続性: シンプルなモバイル接続料金でサポートされる 5G LPWA (NB-IoT および LTE-M) ネットワークへの接続を可能にする、プリインストールされた SIM チップセットが含まれています。
• セルフサービス ポータル: クラウド適応を介したデバイス管理と事前設定されたデータ統合のためのポータル。
• サポート: デバイスのオンボーディングの初期サポートに加え、サービス デスクやトラブル チケット システムなどの継続的な運用に対する継続的なサポートも提供します。

接続された製造装置の利点

ALMiG の場合、同社はすでにクラウド プラットフォームを運用しており、新しい IoT データに基づいて新しいサービスを比較的簡単に追加できたため、Modbus Cloud Connect 製品が特に有益でした。 Modbus Cloud Connect の採用以来、ALMiG は次世代のデジタル サービスを可能にする 2 番目のクラウド プラットフォームを立ち上げました。

新しい IoT データは、毎日の更新による顧客のサポート、重要なステータス更新の即時通知、予防保守による稼働時間の向上など、ALMiG が新たに開始した COMPASS 提案の重要な側面をサポートします。全体として、IoT データを組み込むことで、ALMiG は事後対応的なサポートの提供から事前対応的なサポートの提供に移行することができました。

このアプローチには、データ管理などの側面が含まれており、クライアントにはデータ サイエンス能力が不足していることが多く、必要なデータ構造、更新頻度、最大限の洞察を得るためにどのデータ フィードと相関を追跡する必要があるかを定義するためのサポートから恩恵を受けることができます。さらに、ALMiG はサービス活動を簡素化し、プラント関連のすべての活動をカバーする新しいサービスを提供することができました。

クライアントに提供されるマクロ レベルの情報には、個々のデバイス データとクライアントの世界中の ALMiG デバイス資産に関するデータの両方を含むダッシュボードが含まれます。

もう 1 つの重要な利点は、現実世界の展開からの IoT データを使用して将来の製品開発を強化できるという ALMiG の可能性にあります。歴史的に、ALMiG は複数の業界にコンプレッサーを供給してきましたが、さまざまな顧客セグメントでデバイスがどのように使用されているかを正確に把握するデータやフィードバックはほとんどありませんでした。中期的には、同社はさまざまな顧客タイプに合わせて製品仕様を最適化できるため、不要な機能を省略し、コンプレッサーの機能を顧客のニーズによりよく適合させることができると期待しています。このようなアプローチにより、ALMiG は進化する市場においてコンプレッサーのポートフォリオ全体の競争力を高めることができます。

運用の観点から見ると、ALMiG は予防的なメンテナンスを実施し、フィールド サービスに対する全体的なアプローチをアップグレードできるというメリットを享受しています。現在、大型コンプレッサーが故障すると、フィールド エンジニアは必要な修理を行うために顧客の場所に飛ぶことがよくあります。したがって、定期的なサービスメンテナンスの一環として修理を事前に行うことができれば、移動時間と費用の面で大きなメリットがあります。さらに、飛行機による移動の削減に関連して、持続可能性にも大きなメリットがあります。

コストと複数のサードパーティリソースの関与を削減できる可能性

ALMiG が直面する課題の 1 つは、クライアントが通常、多額の投資とそれに伴う長年にわたる減価償却期間を伴う大規模工場や産業プラント用の機械を購入することです。

したがって、ALMiG にとっては、スマートで接続されたマシンから得られる使用状況データへの透過的かつ迅速なアクセスに対する顧客の需要に応えると同時に、すでに展開されているマシンで同様のサービスを有効にすることで、顧客が以前の投資に対する収益を最大化できるようにすることが重要です。

ALMiG にとって、Modbus Cloud Connect の導入は、新規マシンと既存マシンの両方を接続し、両方に関連するサービスを最適化する効果的な方法でした。 Modbus Cloud Connect を使用すると、コンプレッサーをリモートで監視および制御できるため、既存のセンサーとアクチュエーターを使用して現場での運用労力を軽減できます。このソリューションは、既存のマシンやレガシー システムに簡単に改造でき、事前設定されたクラウド アダプターや 5G モバイル通信の使用を通じて接続できます。

5G LPWA テクノロジー NB-IoT および LTE-M と確立された Modbus プロトコルを組み合わせることで、導入の柔軟性、シンプルさ、容易さが実現します

5G LPWA テクノロジーの NB-IoT と LTE-M は、ALMiG にとって特に重要でした。コンプレッサーは一般に屋内に設置され、NB-IoT と LTE-M 以外の広域セルラー接続テクノロジーでは到達が困難なエリアに設置されることが多いからです。一方、コンプレッサーへの直接接続を提供する利点は多岐にわたります。そのような接続は携帯電話ネットワーク (ALMiG と契約し、その管理下にある) 以外のサードパーティのインフラストラクチャに依存しないためです。対照的に、ALMiG が短距離接続ソリューションを採用していた場合、各コンプレッサーの接続は顧客のローカル ネットワークに依存し、ALMiG はコンプレッサーをリモート制御できるようにそのネットワークにアクセスすることになります。したがって、5G テクノロジーの使用により、ALMiG はエンドデバイスへの直接接続を制御できるようになりますが、短距離テクノロジーに基づくソリューションでは、ローカル クライアント ネットワークの非常に断片化された資産に依存する必要があります。さらに、5G を使用することで、ALMiG は関連するすべてのインフラストラクチャをエンドツーエンドで制御するため、特定のサービス レベルの提供に取り組むことができます。

ALMiG が採用した Modbus Cloud Connect ソリューションの利点は次のとおりです。

• 柔軟性: ユニットのタイプやシリーズに関係なく、現場での既存のユニットの改造と既存の電子機器を新しいユニットに装備する両方をサポートする可能性が含まれます。これにより、ALMiG は顧客のコンプレッサー全体をスマート製品に変えることができます。
• 単純: 5G LPWA テクノロジー NB-IoT および LTE-M を使用することにより、データ通信はサードパーティのインフラストラクチャから独立し、明確に定義されたインターフェイスが存在します。これにより、デバイスの既存の Modbus 対応機能に簡単に接続できるようになり、動作時間や状態などのリアルタイム データの収集がサポートされ、デバイスをリモートで制御できるようになります (たとえば、空気圧設定を調整することによって)。クラウド インフラストラクチャに接続すると、プロジェクトを迅速に拡張できます。
• 導入の容易さ: もう 1 つの重要な機能は、Modbus Cloud Connect ソリューションが製品化されているため、grandcentrix 以外の外部サードパーティ ベンダーを必要とせず、依存せずに展開できることです。したがって、外部関係者の調整と統合によって生じる可能性のある労力、リスク、コストが大幅に削減されます。

展開を拡大し、新たな商業的提案を可能にする

ALMiG と grandcentrix のパートナーシップは今後も継続され、さらに拡大される予定です。現在、既存のクラウド プラットフォームを補完する追加のクラウド プラットフォームの開発について議論が行われています。中長期的には、顧客向けの新しいアプリケーションや新しいサービスの開発を目標としています。

ALMiG と grandcentrix のパートナーシップは今後も継続され、さらに拡大される予定です。現在、既存のクラウド プラットフォームを補完する追加のクラウド プラットフォームの開発について議論が行われています。中長期的には、顧客向けの新しいアプリケーションや新しいサービスの開発を目標としています。

ALMiG は、現在コンプレッサーから取得されている多数のデータ ポイントを使用して、grandcentrix のデータ サイエンスの専門家と協力して、顧客の機器の使用状況に関する新たな洞察を取得し、新しいアプリケーションや機能の開発につなげています。たとえば、カスタマイズされた使用状況ベースの通知を顧客に提供できます。さらに、これらの洞察は AMiG の製品ポートフォリオ開発と研究開発に反映されます。

Vodafone/grandcentrix の Modbus Cloud Connect により、IoT が簡単になります。

Modbus Cloud Connect は、LPWA (狭帯域 IoT および LTE-M) 経由で Modbus RTU デバイスをクラウドに直接接続するための「オールインワン」IoT 製品です。詳細については、https://grandcentrix.net/en/products/modbus/ をご覧ください。

grandcentrix は Vodafone Germany の 100% 子会社であり、企業の IoT プロジェクト導入の成功をサポートしています。これには、カスタムオーダーメイドの IoT ソリューション (プロフェッショナル サービス) や、Modbus Cloud Connect などの IoT プラグアンドプレイ製品が含まれます。どちらのビジネスの柱でも、組み込みエンジニアリング、生産と認証、クラウド バックエンドとフロントエンド、アプリ、セキュリティ、データ サイエンスに至るまで、あらゆる IoT 分野に沿った専門知識を備えたデバイスのモノのインターネットへの接続に重点が置かれています。

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• 情報源： https://www.iot-now.com/2024/01/12/141829-gsma-5g-transformation-hub/