Resource Cloudでは、これまでも製造業におけるDXについて解説してきました。

過去記事はこちらからご覧ください

  1. 予防保全から見る製造業のDX事例
    （https://resource-cloud.jp/article/detail/1）
  2. PoCと事後保全で成功する製造業のDX事例
    （https://resource-cloud.jp/article/detail/2）
  3. 現場課題をIoT×AIで解決する予知保全のDX事例　
    （https://resource-cloud.jp/article/detail/4）

センサーで情報収集した上で生産状況を可視化したり、蓄積されたデータを元にA Iや機械学習で故障予測したり、製造現場にも多くのDXによる変化が生まれています。それらDX実現に向け、非常に重要となるのが最適なネットワーク環境の構築です。

今回はネットワーク環境の構築について、構築の際に発生する課題や、構築する環境に対しておおよそいくら位かかるのかを具体的に解説したいと思います。

1.Wi-Fi、ネットワーク環境構築の課題を把握しよう

DXで実現したい将来像を描くためにも、構築対象となりうる施設のネットワーク環境の現状把握が必須となります。はじめに、現状把握の際にどのようなことが起こり得るのかを解説します。

 

1-1.現状のネットワークの全体像を誰も知らない？！

特にネットワークを導入してから10年以上たっている施設では、当時の図面などが残っていないケースが多く、どういう構成なのかどういう配線ルートなのか把握できないということがまず初めにぶつかる課題になることが多く、ネットワークの全体像を誰も知らないということがよく起こります。このような状況ではネットワークベンダーやインフラ施工業者とともに現地調査をしながら現場の状況を把握することからのスタートとなります。

1-2.ネットワーク環境がない

設備的にこれまではネットワーク環境を必要としていなかった場合、敷地内にネットワークが敷かれていないことが特に製造業ではよく見受けられます。もしくは、制御線系のネットワークは使っていても、今後設置したいセンサーなどのIoT機材が利用するEthernetベースのIP（Internet Protocol）ネットワークではないこともあります。このようなゼロからのネットワーク環境構築の場合、コスト面で大きな投資になるのですが、ネットワーク用の予算が事前に準備されていることは稀なため、予算に応じて何を実現するためにどのようなネットワークが必要とされるのかを優先順位をつけて描いていく必要が生じます。

1-3.ネットワークはあるけれども不安定

ネットワーク環境があった場合は、LANケーブルで施設内を敷設することで環境構築が行えます。しかし、全体を有線LANで接続するとなると、そのケーブル敷設コストが多大にかかります。参考値としてはルーターなどの機器類込みで総工費の60%程度はケーブル敷設コストとなります。

そこで検討対象として挙げられるのが無線LANです。無線LANであればアクセスポイント毎にケーブルを用意すればよいので配線するケーブルの数は減らすことができます。また、PoE（Power over Ethernet）対応のアクセスポイントであれば電源を新たに用意する必要もありません。

しかし、無線LANの場合はアクセスポイントの設置場所をどこにするのかの検討や、そもそもの問題として施設内で無線LANが繋がらない、もしくは不安定なことがあります。

既設のネットワークとの干渉や、製造業の場合は製鉄所のような大型機械がある工場では、放出される輻射ノイズ、そして、建物の構造や階数、各機械の配置によっても工場内の無線LANが安定せず、正しくデータを取得できないことがあります。

 

1-4.昔のネットワークでは対応しきれないデータ量

 

工場にあるネットワークは制御系であることが多かった経緯もあり、帯域が狭くインターネットにつながっていないことも多く、クラウド上でデータを収集・蓄積したい場合などではそのままでは使えないこともあります。

また、機器にセンサーを付け秒単位であらゆる大量データをログギングすることで現場状況の可視化を行うような場合、当時の機器では処理能力に限界があり使い物にならないこともあります。

 

2.ネットワーク構築について押さえるべき ポイント

 

ネットワークに関する現在の状況をある程度把握した次には、ベンダーに見積もりを依頼することになるかと思いますが、見積もりの内容を正しく判断するためにも気をつけるべきポイントを解説します。

 

2-1.ネットワークの構築手法は最適なものか

ネットワークと一言で言っても、先ほど説明した有線LANや無線LANの選択だけではなく、セルラーネットワークで外部と工場を繋ぐLAN+WAN統合型の環境を作るためにLTEやローカル5Gといった選択肢も今後増えてくると思われます。

とはいえ、初期の構築段階から5Gでのネットワーク構築を行うよりもLANを採用する企業の方が圧倒的に多いと思います。EthernetベースのIPネットワーク領域には様々な情報技術や規格が存在しており、制御系ネットワークに関してはメーカー固有のプロトコル中心のネットワーク構成にせざるを得ないという制約も発生します。

また、ネットワーク自体の検証に加え、必要となる配線は可能なのか、そして電源は確保できるのかの確認も重要です。

 

2-2.IoT/センサーネットワークの活用の検討

工場の設備や稼働状況の可視化の際にPLCからデータを収集できますが、IoTネットワークでの構築による手段も考えられます。

例えば、iSmart Technologiesが提供している『iXacs』はサブギガ帯の無線技術を採用し、ノイズに強いネットワーク構成を構築することができます。

また、Ranger Systems社のゲートウェイであるBLE（Bluetooth Low Energy）とBLEビーコンデバイスを用いたネットワーク構築は、BLEビーコン端末は微弱電波を発信するだけのデバイスのため小型化できる上に比較的安価に入手できるのが特徴です。

 

2-3.セキュリティ設計

ネットワーク構築のために抑えるべき最後のポイントは、セキュリティです。

対象となる自社のエリアをネットワークに接続するということは、外部からの侵入や攻撃に備えるべきです。しかし、設置された機器やネットワークは、パソコン並みに対策が練られているかというと考慮されていないことが多いというのが現状です。

特にIoTにおけるセキュリティは、クラウドサービスと接続する通信、クラウドとデバイスを接続する通信、デバイス間通信、末端機器との通信と多岐にわたります。

ネットワークの検討と合わせてセキュリティの設計も行うことが非常に重要です。

 

３.ネットワーク構築には結局いくらかかるの？

前章まででネットワーク構築関して検討すべきポイントを説明しましたが、構築に関する現実と将来像を描けたものの、「いくらかかるのか？」という疑問が生じてくるかと思います。

以降に実導入事例をもとにWi-Fi導入パターンとしての価格感を３つご紹介します。

 

3-1.パターンA　製造業向け工程管理システム導入およびコミュニケーション活性化を目的とした例
 

対象：製造業工場
目的：工場内でのタブレットを活用した工程管理システムの導入および工場内の社員間のコミュニケーションツールの活用・オンラインMTG環境の構築
導入までの期間：初回調査から三か月
既設ネットワークの状況：なし（新規設置）
対象エリア：3700㎡　
構築した内容：

  • Wi-Fiアクセスポイント15台
  • LAN配線約1800m
  • 60GHZ帯による無線中継1区間（離れた工場との通信）
  • Radius認証によるセキュリティ対策

現地調査費用及び設置施工費込み 総額約 ￥700万

3-2.パターンB　リゾート施設向けネットワーク環境構築

対象：リゾート施設
目的：山間にあるリゾート施設のため携帯電話も電波環境が弱く、来園者から度々クレームとなっており、また光ファイバーの敷設も敷地が広いため費用面の観点から導入が困難であったが、無線の中継をうまく利用することで高額な敷設費用など抑えることが可能なため導入を実施
導入までの期間：計画開始から5か月
既設ネットワークの状況：なし（新規設置）
対象エリア：66万㎡（東京ドーム20個分）
構築した内容：

  • 60GHz無線中継5カ所
  • Wi-Fiアクセスポイント10カ所

現地調査費用及び設置施工費込み 総額約 ￥650万

 

3-3.パターンC　オフィス内Wi-Fi環境構築

対象：オフィスビル
目的：支店開設のためビル一棟へWi-Fi環境構築
対象エリア：6フロア＋屋上（70㎡/フロア）
構築内容：

  • Wi-Fiアクセスポイント：7台
  • LAN配線：500m
  • ゲスト用メール認証方式

現地調査費用及び設置施工費込み 総額約 ￥300万

4. ネットワーク構築は環境による影響も加味して実施しよう

いかがでしたでしょうか。前述の通りネットワーク構築にはさまざまな要因により、構築するネットワーク環境の内容が異なります。

また、単に繋がれば良いだけではなく、セキュリティ視点での検証は重要です。トヨタ自動車にてサイバー攻撃によるシステム障害で生産ラインが停止したニュース（2022年3月）のように、ネットワーク環境の脆弱性により企業姿勢が問われることさえ起こり得ます。そのため、将来にわたって安全に利用し続けられるよう事前の対策が重要です。

株式会社INDUSTRIAL-Xでは、これまでネットワークインフラ構築の導入を数多く支援してきました。ツールや機材を提供するベンダー側ではなく将来像を見越したサービスやご提案を提供しております。

ネットワーク構築に関して困りごとがございましたら、お気軽にご相談ください。