OPC UA over TSN に関するFAQ

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS ABOUT OPC UA OVER TSN OPC UA OVER TSNに関するFAQ

02 03 Open, faster, consistent and secure. コンテンツ 接続性と産業用IoT 06 相互運用性 09 生態系と標準化 10 パフォーマンス 12 サイバーセキュリティと移行 13 TSNと既存フィールドバスとの組み合わせ 18 可用性 18 最新情報 19 OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

04 05 OPC UA OVER TSNに関するFAQ 近年OPC UAとTSNについてよく話されるようになっています。しかし、多くの装置 メーカやプラントオペレータにとって、自社の機器や施設でこれらの技術を使うこ とでどのようなアドバンテージがあるのかは、あまり明確になっていません。 この問題に光を当てるために、「OPC UA over TSN」と「産業用IoT通信」の将来に おけるその役割について、最も重要な質問のいくつかを、ネットワークスペシャリ ストのStefan Binaに答えてもらいました。 OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

06 07 OPC UA は、いわゆるメソッドを提供し、アセットとの直接の対話を可能にします。 接続性と産業用IOT マシンは互いに照会しあい、提供するサービス、インターフェース、および機能の 種類を確認します。これにより、マシンはより効率的かつ自律的に対話できるので す。 OPC UA情報モデルの詳細とセマンティクスが必要な理由については、 OPC ファ なぜいま「OPC UA over TSN」が必要なのでしょうか？ ウンデーションのウェブサイトをご参照ください。1 1https://opcconnect.opcfoundation.org/2015/12/why-semantics-matter OPC UA over TSNは、すべての主要なオートメーション・サプライヤによってサ ポートされています。1 現在および将来のすべての関連する産業ユースケースで ベンダーに依存しない相互運用性を保証します。 データ 情報 セマンティック情報 マシンだけが読取り可能 ヒトが読取り可能 ヒトとマシンが解釈可能 OPC UA over TSNにより、設計段階から確実なモジュラーマシンコンセプトとショッ 101100111001110011011 Nominal value sapeed axis 01 RootObjects DeviceSet プフロアにおいて柔軟な生産アーキテクチャが可能になります。これらは、経済的 100111001110011011101 Nominal value sapeed axis 02 DeviceTopologyNetworkSetPLC111001110011011101100 Nominal value sapeed axis 03 AccessAndSecurity Modules なバッチサイズ1生産へ向け、ユーザーがマシンとプラントを合理化するのに役立 001110011011101100111 Actual value speed axis 01 <Default>Global PVOpcUaAny 110011011101100111001 Actual value speed axis 02 ServerData ちます。さらに、製造プロセスへの確実な洞察を提供し、継続的なパフォーマンス VarsLocal011011101100111001110 Actual value speed axis 03 ReadOnlyReadWrite anlnt の最適化と予測メンテナンスを実現します。マシンの操作を妨げることはありませ 011101100111001110011 Asset status bBool dtDateTime & 101100111001110011011 Status axis 01 nDintnlnt nSint ん。 100111001110011011101 Status axis 02 nUdintnUintnUsint111001110011011101100 Status axis 03 rLongRealrReal 001110011011101100111 Temperature axis 01 sStringtTime WriteOnly 110011011101100111001 Temperature axis 02 WriteC OPC UA over TSNは100％オープンであり、格段に高速で安全です。イノベーショ WriteSTSrvMethC011011101100111001110 Temperature axis 03 SrvMethST Server Typos ン、OEEの最大化、TCOの削減、試運転とメンテナンスの効率化を実現できます。 011101100111001110011 Status door switch 01 Views OPC UA情報モデルは、ヒトが読取り可能かつマシンが解釈可能な意味情報を提供します 1https://opcfoundation.org/news/press-releases/major-automation-industry-players-join-opc-ua- including-tsn-initiative OPC UAとTSNを組み合わせる必要性はなんですか？ そもそもなぜOPC UAが必要なのでしょうか？ TSNの決定論により、マシン間のOPC UA通信が可能になり、マルチベンダーのプ 今日の独自のフィールドバスシステムは、生データを使用して通信します - それは ラントフロアをより適切に同期できるようになります。同じことが、マシン自体内の ０と1だけです。　対応するテーブルがないと、ネットワーク上のデバイスはその デバイスレベルの通信にも当てはまります。 データを解釈する方法を知りません。そのため、産業用IoTで必要なシームレスな 通信を実現できないのです。 産業用IoTは、効率的で効果的な生産プロセスを設計すると同時に、より安価で簡 単にコミッションと保守を行う能力を約束します。また、収益性の高い製品の大量 OPC UA はその情報モデルを使用して、セマンティック記述で生データを補足し カスタマイズも可能です。 ます。これらは文脈と意味を与えるので、情報を受信するデバイスまたはヒトは、 それ以上説明無しに正しく情報を解釈できます。 これらのミッションを達成するには、現在の生産ラインの内部の仕組みを継続的 に洞察できる、柔軟な生産ユニットに変換する必要があります。この洞察は賢いア OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

08 09 ルゴリズムと組み合わされ、人工知能も含めて、継続的なパフォーマンスの最適 化と予測メンテナンスを推進する燃料となります。 相互運用性 - INTEROPERABILITY OPC UA over TSNで提供する相互運用性がない場合、これらのマルチベンダー通 信はハードコード化する必要があるため、開発コストが膨大になり、柔軟性の向 上が打ち消されてしまいます。OPC UA over TSNはこのようなマシンの操作を妨げ ることなく継続的な洞察を保証します。 ネットワークの相互運用性が20年以上経ってから突然重要になったのはなぜで すか？ OPC UA over TSNは、産業用IoTアプリケーションでどのような役割を果たします か？ 私たちが相互運用無しでここまできたことは事実です。しかし、自動化を次のレベ ルに進め、迅速な情報交換、製造のデジタル化、スマートファクトリーと自律運用 産業用IoTアプリケーションはデータ駆動型で、情報が生命線です。 OPC UA over の台頭を実現するには、相互運用性が不可欠となります。 TSNは、 OPC UA情報モデルのセマンティックな自己記述をフィールドレベルまで 拡張することにより、利用可能な情報のプールに膨大な数のセンサー、アクチュ 相互運用性により、速度、柔軟性、コスト効率が向上します。逆にこれが無いと、産 エーター、およびその他の自動化デバイスを追加します。 業用IoTに必要な高度なデータ取得、分析、最適化を実装できません。 OPC UA は、データを構造化する標準化された方法を提供し、あらゆる種類のア セットにセマンティクスを追加して、安全な方法で提供します。言わば、TSNはイン フラであり、OPC UAは確定的な方法で走行する高速道路です。 センサーからクラウドまでの相互運用性をどのように提供しますか？ 通信システムについて考えるためのフレームワークとして、OSI参照モデルは、そ れらをコネクタとケーブルからユーザーインターフェイスまでの7つの概念層に分 割します。 ネットワークでシームレスな相互運用性を確保するには、これら7つのレイヤー すべてで相互運用性が必要です。OPC UAは、レイヤー5〜7で安全な情報の相互 運用性を提供し、センサーからクラウドへの安全な垂直通信を可能にします。レイ ヤー3とレイヤー4の相互運用性は、共通のIT標準によって保証されています。レイ ヤー1はイーサネット標準でカバーされています。 パズルの最後のピースとして、Time Sensitive Networking（TSN）は、データリンク 層であるレイヤー2に相互運用性をもたらします。これにより、OPC UAを使用し て、前例のないパフォーマンスを備えた統合OT/ITネットワークでの正確なリアル タイムアプリケーションを実現できます。 OPC UA – センサーからクラウドへ産業用の相互運用性 OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

10 11 生態系と標準化 OPC UA over TSNはどこで標準化がされていますか？ 2018年のSPS IPC Drivesでは、主要な自動制御メーカー・会社の代表者らが、産業用IoTにおける通信の統一規格として OPC UA over TSNを採用すると発表しました OPC UA自体は、OPCファウンデーションによって開発および標準化されています。 （前列左から）: Thomas Pilz (Pilz Automation), Heinrich Munz (KUKA), Sebastian Hilscher (Hilscher), André Uhl 一方で、TSNはIEEE 802.1ワーキンググループが標準化を進めています。 OPC UA (Schneider Electric), Thomas Burke (OPC Foundation), Stefan Hoppe (OPC Foundation), Matthias Damm (Unified をTSNおよび関連するアプリケーションプロファイルとともに実装するためのまと Automation), Martin Müller (Phoenix Contact), Soheil Daniel Amirsadeghi (Molex), Oliver Kleineberg (Hirschmann - Belden), Georg Kroiss (TTTech) まりのあるオープンなアプローチを確保するために、OPCファウンデーションは新 (後列左から）: Seiichiro Takahashi (Yokogawa), Bhagath Singh Karunakaran (Kalycito India), Satoshi Kojima (Omron), しいフィールド・レベル・コミュニケーションス・イニシアチブを開始しました。ワー Thomas Brandl (Bosch Rexroth), Charlie Sheridan (Huawei), Bernhard Eschermann (ABB), Paul Brooks (Rockwell キングイニシアチブのディレクターはPeter Lutz であり、彼はイニシアチブと仕様 Automation), Matthias Gärtner (Siemens), Stefan Schönegger (B&R Automation), Gerd Hoppe (Beckhoff), Takayuki の開発を率いて推進しています。1 Tsuzuki (Mitsubishi Electric), Thomas Hahn (Siemens), Thomas Hüttemeier (Wago).画像ソース: OPCファウンデーション このテクノロジーは、ベンダーに依存しないエンドツーエンドの相互運用性を、産 業オートメーションのあらゆる分野で使用されるフィールドレベルのデバイスに TSNがIEEE 802.1標準の一部であることのメリットは何ですか？ もたらします。フィールドデバイスと製造現場を統合することで、世界的な産業用 相互運用のスタンダードへ向けて、OPCファウンデーションの役割がさらに強固 になるでしょう。OPCファウンデーションで現在行われている統合機能の標準化に リアルタイム通信は、デバイスレベルの制御、モーション制御、マシンビジョン、マ は、I/O、モーション、安全アプリケーションが含まれます。 シンツーマシン（コントローラー間）制御などの産業オートメーション機能にとっ て重要な通信です。しかしながら、標準イーサネットは決定論的なネットワークと OPCファウンデーションのフィールドレベルのコミュニケーションに関する運営委 して設計されたことがないため、独自のフィールドバスシステムは、それぞれ決定 員会は、オートメーション業界の24の主要なテクノロジープロバイダで構成され 論的な動作を実現する独自のメカニズムを実装していました。TSNは現在、IEEE ています： ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, シスコシステムズ, ヒルシャー, 802イーサネットを拡張してリアルタイム通信を組み込み、産業オートメーション Hirschmann, ファーウェイ, インテル, Kalycito, KUKA, 三菱電機, モレックス, オム の要件を満たす統一された標準を提供しています。 ロン, フェニックス・コンタクト, ピルツ, ロックウェル・オートメーション, シュナイ ダーエレクトリック, シーメンス, TTTech, ワゴ, 横河電機　　　　　　　　　　　 また、TSNによってネットワークの統合が可能になり、同じネットワークで非決定 最近ではMoxaやMurr Elektronikの参加により、ますます多くの企業が賛同して 的なIT通信と、機械制御や安全性などの決定的なOT通信の両方を管理すること います。2 が可能です。将来、TSN標準は主流のイーサネットチップの標準機能になるでしょ う。 1https://opcfoundation.org/news/press-releases/the-opc-foundation-announces-the-new-direc- 詳細については、WikipediaとIEEEのウェブサイトをご参照ください。1、2 tor-of-initiative-field-level-communicationsthe-opc-foundation-announces-the-new-director-of-ini- tiative-field-level-communications 1https://en.wikipedia.org/wiki/Time-Sensitive_Networking 2https://opcfoundation.org/news/press-releases/major-automation-industry-players-join-opc-ua- 2https://1.ieee802.org/tsn/iec-ieee-60802 including-tsn-initiative Supporting automation OPC UA over TSN industry players Frequently Asked Questions

12 13 パフォーマンス サイバーセキュリティと移行 OPC UA over TSNにはどのようなパフォーマンスが期待できますか？ OPC UA over TSNは、工場とマシンのネットワークをIT要件に統合するのに役立ち ますか？ このテクノロジーは、10,000を超えるネットワークノードに対応でき、10メガビット OPC UAは、ITシステムと通信するように設計されています。OPC UA over TSNを使 から10ギガビット以上に拡張できます。B＆Rが実施したテストでは、合計10,000 用すると、マシンの操作を妨げることなくOTネットワークとITネットワークを統合 個のI/Oポイントを備えた200個のリモートI/Oバスカプラーのネットワーク できます。これは、TSNと、ユーザーの認証と承認、暗号化、証明書の処理など、今 で、　ジッタ：±100ナノ秒未満、サイクル時間：50マイクロ秒未満という結果とな 日のIT部門に馴染みのあるOPC UAセキュリティメカニズムの使用のおかげです。 りました。これは、OPC UA over TSNが「 今日の最速のソリューションよりも18倍速 い」という主張と一致しています。 私の工場は既存のフィールドバスで標準化されていますが、切り替えるメリットは このレベルのパフォーマンスにより、独自のフィールドバスネットワークが廃止さ ありますか？ れ、OPC UA over TSNにより、高性能のモーションコントロールトラフィックと帯域 幅を集中的に使用するITトラフィックが、干渉することなく1本のケーブルで可能 主なメリットは、オープン性、一貫したセマンティクス、セキュリティ、そしてパフォー になります。 マンスです。パフォーマンスの側面には、高帯域幅と保証されたリアルタイム通信 が含まれます。 OPC UA over TSN実装のトピックに関する詳細なホワイトペーパーは、B＆R Web サイトからダウンロードできます。1 それ以外の場合、マシンビルダーはTSNを介してすべての主要なフィールドバス 1https://www.br-automation.com/en/technologies/opc-ua/tsn-and-pubsub をサポートする必要がありますが、リアルタイムのフィールドレベルの通信のた めのOPC UA とTSNメカニズムの組み合わせにより、センサーからクラウドまでの 2017年より、B＆RはOPC UA over TSNのパフォーマンスを徹底的にテストしてきました。テストセットアッ プでは、200のネットワークノードが50 µs未満のサイクルタイムで同期され、5つのHDストリームが同じネ ベンダーに依存しない単一のネットワークとプロトコルが提供されます。 ットワークを介して送信されています。 たとえば、エンドユーザーは統合ネットワークの問題について、OPC UA を使用し てMQTT経由でクラウドに接続する機能が必要になる場合があります。そのような 時、クラウド、ERP、 およびDCSプラットフォームは OPC UAコネクタをサポートし、 通信を簡素化します。マシンのメーカーに関係なく、 OPC UAコンパニオン仕様に より、マシンは標準化されたセマンティクスを使用して、一貫した方法で自分自身 を記述することができます。VDMAロボットコンパニオン仕様は、製造業者または 場所に関係なく、すべてのロボット関連の情報と機能を統一的に提示できる標準 化された情報モデルを提供します。 ARC Advisory Groupは、この事項に関する概要を公開しています。1 1https://www.arcweb.com/blog/how-opc-ua-tsn-driving-creation-universal-industrial-network OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

14 15 OPC UA over TSNはオートメーションサプライヤにどの程度サポートされていま OPC UA over TSN、 非TSNのOPC UAおよび通常のIPデバイスを同じネットワーク すか？ で使用できますか？ はいもちろんです。TSNは標準イーサネットの進化版ですから。TSNは、単に標準 One global ecosystem イーサネットにリアルタイム機能を強化するだけであり、このため同じネットワー ク内に標準イーサネットデバイスとTSNデバイスを配置することができます。 OPCファウンデーションには、OPC UAをサポートするメンバーの実績があります。 これは、TSNを使用した決定論的通信のためのOPC UAを開発するために、 OPC 標準イーサネットデバイスは、TSNネットワークに接続するためのインターフェ ファウンデーションが参加サプライヤによって選択された理由の1つでもありま イスやゲートウェイを必要としません。ただし、TSN対応デバイスのみがリアルタ す。 イムで通信できます。 この24社は共通のビジョンを共有し、フィールドレベル・コミュニケーション・イニ シアチブの運営委員会に参加します。これは、センサーからクラウドへのシームレ POWERLINKとOPC UA over TSNを同期することは可能ですか？ スなOPC UA通信のために、TSNを介したフィールドレベル通信用のOPC UAの拡 張に専念しています。 はい、B＆RシステムのOPC UA over TSNデバイスでPOWERLINKと同期できます。 そのビジョンをサポートする明確な立場により、24社すべてがOPC UA over TSN を備えたオートメーション製品を今後数年でリリースすることが期待されていま す。この巨大な勢いは、他のベンダーやインテグレータに、ユニファイド・コミュニ ケーション・ソリューションの市場動向を追いかけ、コネクテッドインダストリア Line-level I/O ル・オートメーション・ソリューションの歴史上最大のエコシステムに貢献するよう B&R 3rd-party B&R になるでしょう。 controller with controller with controller withOPC UA over TSN OPC UA over TSN OPC UA over TSN 3rd-party machine network OPC UA over TSNはどのトポロジをサポートしていますか？ Field-level I/O 産業用ネットワークで一般的に使用されるトポロジは、ライン、スター、ツリー、リン グなど、すべてサポートされています。TSNには、ケーブル冗長性、リングまたはメッ マシン シュトポロジを介して実装されるシームレスなリアルタイム冗長性のための標準メ カニズムが含まれています。 B&R Controller withOPC UA over TSN and POWERLINK OPC UA over TSNネットワークインストールはどのように構成されますか？ Field-level I/O サプライヤーの開発スイートは、構成を簡単かつ自動化するために必要なものす TSN Switch べてを提供します。サプライヤのツールを使用しないと選択した場合、必要な構 成インターフェイスはオープンスタンダードであり、追加のサードパーティネット Field-level I/O ワークツールが利用可能です。 OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

16 OPC UA over TSNの汎用リリースは、POWERLINKサポートの終了を意味しますか？ B＆Rは、製品と技術の長期的な可用性を確保する、持続可能な製品戦略を常に 守ってきました。これは、OPC UA over TSNが市場導入されても変わりません。 B＆Rは、広範な製品ポートフォリオで、OPC UA over TSNと並行してPOWERLINK をサポートします。お客様は、ニーズに合わせて最適なコミュニケーション・ソリュー X20 Apollo Lake PLC シリーズ ションを選択できます。 X20CPx68x OPC UA over TSNと互換性のあるB＆Rコントローラはすでに購入可能でしょうか？ AutomationPCポートフォリオすべて TSN機能はすでにB＆Rの新しいオートメーションPCの大部分に組み込まれてお り、今後登場するすべての新しいPLCでサポートされます。TSNとイーサネットポー OPC UA over TSNをサポート* トも同じです。 * 要 Intel i210 チップセット OPC UA over TSN AutomationPC910： 要インターフェイスモジュール (5AC901.IETH-00)

18 19 既存フィールドバスとTSNの組み合わせ 最新情報 EtherNet/IP、 Profinet、 EtherCAT、 CC-Link IEなど既存のフィールドバス・プロト OPC UA over TSNの最新情報を入手する方法は？ コルをTSNで実行するとどうなりますか？ 従来のフィールドバス・プロトコルは共通のTSNネットワークを共有しますが、デ OPCファウンデーションのニュースレターを購読するか1、B＆R担当者にお問い合 バイスはOPC UA デバイスのように相互運用できません。なぜなら、これらのプロ わせください。OPCファウンデーションの Peter Lutz と直接連絡を取ることも可能 トコルには、OPC UA が提供するセマンティクスとメソッドもないのです。OPC UA です。2 にはセキュリティが組み込まれており、それはセンサーからクラウドへの通信の国 際標準として認識されており、常に新しい開発が追加されています。 Peter Lutz, Field Level Communications Director OPC Foundation Peter.Lutz@OPCfoundation.org 主な違いはシステムの相互運用性です。これがないと、1つのベンダーと1つの自 動化ソリューションに縛られ、他のシステムと通信したり同期したりすることがで 1https://opcfoundation.org/news-events/opc-connect/ きなくなります。これは、マルチベンダープラントでは通信を保護し、状態監視、ラ 2https://opcfoundation.org/news/press-releases/the-opc-foundation-announces-the-new-direc- インバランシング、予測メンテナンス、マシン最適化、プラグアンドプロデュースの tor-of-initiative-field-level-communicationsthe-opc-foundation-announces-the-new-director-of-ini- 起動とメンテナンスなどの高度な機能を実装できないことを意味します。さらに、 tiative-field-level-communications/ マシンビルダーとして、選択したベンダーが提供する革新のレベルに制限される https://www.youtube.com/watch?v=FRzLpgUzI_8 ことを意味しています。 可用性 OPC UA over TSNソリューションの商用化はいつ利用可能になりますか？ 最初の製品は2020年にサプライヤーによって発表され、順次利用可能になりま す。商品化計画の詳細については、各サプライヤーにお問い合わせください。 OPC UA over TSN Frequently Asked Questions

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