マッキンゼーによる2023年の分析によると、産業オートメーションは転換点に近づいている。
ソフトウェア定義型オートメーション（SDA）は、産業オートメーションの次の時代の基盤となりつつあり、制御をサーバーやクラウド上で稼働する柔軟なソフトウェアプラットフォームへと移行させている。
この移行は、真にスマートな製造オペレーション、レジリエントなサプライチェーン、持続可能性を実現する道のりにおける一歩となる。
産業界では反乱が進行中だ。数十年にわたり、オートメーションは、硬直的でハードウェア中心のシステムを提供する大手ベンダーに支配されてきた。工場現場の「銀河帝国」である。ユーザーは、独自仕様のコントローラーと閉鎖的なアーキテクチャを備えた柔軟性のないシステムに縛られていた。
しかし今、新たな力が台頭している。ソフトウェア定義型オートメーション（SDA）だ。
目には見えないが強力なSDAは、機械、人、データを新たな形でつなぐ「フォース」だ。ハードウェアの配線をやり直すことなく、ソフトウェアを通じて生産を更新・制御できるよう企業を解放する。
従来のオートメーション・アーキテクチャには、おなじみの構成がある。生産ライン上の各機械には、専用のプログラマブル・ロジック・コントローラー（PLC）とヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）があり、産業用フィールドバスで接続されている。このアーキテクチャは数十年にわたりほとんど変わっていない。旧来のフィールドバス通信プロトコルは、Profinet、EtherNet/IP、EtherCatなどの最新の産業用イーサネット規格に置き換わったが、ベンダーに縛られたロジックとハードウェアは大部分がそのまま残った。その後、新型コロナウイルス感染症が発生し、半導体不足や納期の大幅な遅延など、広範な影響が生じた。
今日、オートメーションを長年支配してきたハードウェア中心のシステムの限界は、たとえばスター・ウォーズの「銀河帝国」のように、足かせとなっている。ベンダーに縛られたハードウェアの重大な弱点が、はっきりと露呈した。では、次に何が来るのか。
産業界に新たな希望
マッキンゼーによる2023年の分析によると、産業オートメーションは転換点に近づいている。デジタル技術が産業界全体でますます採用され、変革が加速している。先進的なメーカーはすでに、測定可能な業績改善を示している。
マッキンゼーは、業界はいま重大な局面に直面していると警告する。組織は、新たなソフトウェア定義型アーキテクチャを受け入れるか、俊敏性と競争が高まる環境で取り残されるリスクを負うか、選択を迫られている。ここでSDAが登場する。「フォース」のようなものだと考えてほしい。産業システムのあらゆるものをつなぎ、正しく活用すれば並外れた力を発揮する、目に見えない現象だ。
SDAは、産業用制御ロジックを物理的な機械から切り離すことで機能する。工場現場に固定設置されたPLCに頼る代わりに、制御をサーバー、シンクライアント、さらにはクラウド上で稼働するソフトウェアプラットフォームへ移す。次に、標準化されたソフトウェアモジュールが機械を連携させ、システム全体の柔軟性を大幅に高める。
この移行には多くの利点がある。変化への対応を速め、柔軟性を高めると同時に、独自仕様のハードウェアへの依存を減らす。
さらにSDAは、透明性とデータの利用可能性を高め、ダウンタイムを抑えた保守を支援し、立ち上げの迅速化を可能にする。拡張性は個々の機械から世界中の工場全体にまで及び、ライフサイクル全体のコストを削減するとともに、より現代的な開発プロセスを実現する。
SDAのアプローチにより、メーカーは生産システムを迅速かつ低コストで再構成し、ハードウェアを交換せずに人工知能、エッジコンピューティング、デジタルツインなどの新興技術を統合し、ソフトウェアプラットフォームを通じてオペレーションを拡張できる。
SDAの「必然的な」台頭
大手企業であるシュナイダーエレクトリックやシーメンスは、この移行を「必然的」と表現しており、SDAが産業オートメーションの次の時代の基盤となりつつあることを強調している。
SDAは実際にはどのように展開されるのだろうか。従来のオートメーション・アーキテクチャを振り返ってみよう。運用の「頭脳」をハードウェアからソフトウェアへ移す第一歩は、産業オートメーション・プラットフォームをホストする工場クラウドを導入することだ。
このプロセスでは、産業用PCをなくし、シンクライアントに置き換える。シンクライアントとは、ハードドライブではなく中央サーバー内のリソースを利用するコンピューターだ。レベル2（監視レベル）とレベル3（オペレーションレベル）のアプリケーションは完全に仮想化され、仮想PCはコンテナ上で稼働する。コンテナは、アプリケーションとその実行に必要なすべてのものを、標準化された単位にまとめる。この仕組みによって、制御をハードウェア固有のコントローラーから、よりオープンなソフトウェアプラットフォームへ移し、ロジックを機械から切り離す。その結果、生産ラインを一晩で更新でき、新技術を容易に統合できるほか、グローバル展開も簡素化される。
時代遅れの産業慣行に対するSDAの「反乱」は、創造性、技術、人間の創意工夫の結びつきに支えられる。仮想化やコンテナ化されたアプリケーションなど、ITの手法を工場現場に持ち込むことで、SDAはエンジニアにより優れたツールを提供し、複雑さを軽減するとともに、硬直的なハードウェアの制約から解放する。
この移行は、世界的なオートメーション人材不足の緩和にも役立つ。従来のOTシステムには何年もの専門的な訓練が必要だが、SDAはより幅広いエンジニアやソフトウェア専門家にとって、オートメーションをより身近なものにする。ITやクラウドの経歴を持つ人材を含む新しい世代が、ベンダー固有のハードウェアを何十年も学ばずに貢献できる。
フォースの覚醒
これは夢物語ではなく、その前提条件はすでに整っている。仮想化システム間のデータフローに対応する広帯域の産業用ネットワーク、特定のハードウェアに依存せずに制御アプリケーションを実行できる仮想産業用ソフトウェア、そしてコンテナやクラウド環境でロジックを実行できる仮想PLCが含まれる。
これらの要素がそろえば、オートメーションは真にソフトウェア中心で、拡張性と相互運用性を備えたものになる。SDAの「フォース」はすでに目覚め始めている。ツールはそろった。戦略もある。SDAは、真にスマートなオペレーション、レジリエントなサプライチェーン、持続可能性へ向かう大きな道のりの一部だ。そして、産業の未来は、この力を使いこなす準備のできた人々のものになるかもしれない。
