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Quando VMware ha sviluppato una macchina virtuale (VM) efficiente per le operazioni del computer

VMware がコンピュータオペレーティングシステム用の効率的な仮想マシン (VM) を開発したとき、IT は変革され、最終的にはクラウドと最新の IT サービスへの道が開かれました。現在、シーメンスはプログラマブルロジックコントローラー (PLC) と呼ばれる産業機器の頭脳となる VM への道を切り開いています。

これは最初の仮想 PLC (vPLC) ではありませんが、工場、発電所、水処理施設、その他の業界で現在使用されている PLC の約 3 分の 1 に頭脳を提供しているシーメンスから提供されています。彼らは生産設備で動作する最初の製品を紹介し、それを Xcelerator ポートフォリオと呼ぶシーメンスの産業用クラウドエコシステムにどのように統合できるかを示しました。

これにより、オペレーショナルテクノロジー (OT) をクラウドに導入し、IT システムに接続する道が開かれます。さらに、クラウドで先駆けられた種類のアジャイルソフトウェア開発プロセスを産業機器に導入するのにも役立ちます。

念のため言っておきますが、人々はプラント機器をクラウドから直接実行するわけではありません。安全性が重要で高価な機器は、Slack や Zoom へのアクセスで許容されるような遅延を許容できません。むしろシーメンスは、低遅延で復元力のあるネットワークを介して産業機器に隣接または直接接続されている工場や施設内で稼働するプライベートクラウド上で vPLC を実行する戦略を開発しています。

このアプローチの 2 番目の利点は、機器のデジタルツインの実用性とテスト可能性が拡張されることです。物理デバイスを設計できることに加えて、テスターはデバイス上でさまざまな構成の vPLC を実行して、開発サイクルの早い段階で問題を特定して修正できるようになります。また、製品の品質や生産量を向上させ、基礎となる機器の寿命を延ばすために、さまざまな制御アルゴリズムの影響を仮想的に調査することもできます。

CODESYS は 20 年以上にわたってハードウェアに依存しない VLC を提供し、ハードウェア購入コストの削減、柔軟性の向上、セキュリティアップデートの改善を約束してきました。同社は、企業が Windows、Linux、および ARM コンピュータをサポートする最新のシステムを産業用制御装置に変換できるようにすると約束しています。

昨年、Software Defined Automation は、任意の x86 サーバー上で仮想 PLC を 10 ミリ秒未満のサイクルタイムで実行できるようにする VMware との提携を発表しました。 SDA は、既存の PLC のクラウドベースの管理、Git ベースのバージョニングおよびコラボレーションツール、および PLC を実行するためのエッジサーバーをサポートする運用テクノロジーの DevOps ワークフローを開発しました。

シーメンスは、自社の産業エコシステムとのより緊密な統合により、サイクル時間を 1 ミリ秒まで短縮することができ、ユースケースをさらに拡大しました。新しい vPLC は、EXSI サーバーや vSphere などの仮想マシン上で実行できる仮想エッジデバイス上で実行されます。将来的には、Kubernetes 上でも実行できるようになる予定です。

シーメンスデジタルインダストリーズのファクトリーオートメーションビジネスユニットの製品管理およびマーケティング担当ディレクターであるベルントライテル氏は次のように述べています。

以前にも SoftPLC、つまり IPC 上で実行される PLC はありましたが、十分な応答時間を保証するためのリアルタイム機能がないため、これまで仮想環境で PLC を実行することはできませんでした。ここ数年で、CPU と仮想化環境のリアルタイム機能が向上し、仮想化環境で PLC を 1ms の応答時間で実行できるようになりました。品質管理、追跡と追跡、予知保全のための製造プロセスのワークロードが増加する中、PLC 制御は製造中に実行される多くのアプリケーションの 1 つにすぎません。これらすべてのプロセスを仮想化環境で実行すると、これらのアプリケーションを一元管理して展開できるようになり、必要に応じて製造を変更する柔軟性が高まります。

新しい仮想テクノロジは、既存のハードウェア PLC を置き換えるのではなく、補完するものです。これは、最もパフォーマンスの高いアプリケーションのベアメタルサーバーの必要性が VM に置き換えられていないのと同様です。ハードウェアコントローラーは非常に堅牢で信頼性が高く、長年使用されています。新しい vPLC は、より柔軟な生産を検討している企業に最初は最大の価値を提供します。これらにより、特定のハードウェアに依存することなく、自動化アプリケーションのスケーリングと微調整が容易になります。

また、プライマリコントローラーに問題が発生した場合に、制御をバックアップに簡単にロールオーバーできるようになります。今日の最も安全性が重要な産業機器には並列バックアップが必要になる可能性がありますが、これにより、チームは今日の RAID で使用されているのと同じ種類のアプローチで回復力を提供できるようになり、1 つのシステムが 1 つだけではなく複数のプライマリシステムにフォールトトレランスを提供できるようになります。

また、将来的には産業機器に電力を供給する上でアプリストアの役割が拡大する可能性もあります。たとえば、さまざまな種類の製造プロセスの専門家は、今日の IT で行われているように、その分野の専門知識を精査されたゴールデンイメージにコード化できます。企業は、特定のプロセス用にこれらをダウンロードし、バージョンを付けて、1 つ以上のマシンに展開できます。問題が発見された場合は、最後に動作していたバージョンにロールバックされる可能性があります。ライテルはこう言います。

仮想化アプリケーション (vPLC など) により、企業は変化する市場状況や生産要件に迅速に対応できます。スマートフォンと同様に、オペレーターは、生産の現在のニーズに応じてアプリケーションを追加および削除できます。すべてを仮想化することで、現実の世界とデジタルの世界がより緊密になります。企業は、PLC (vPLC) とデジタルツインを同じプラットフォーム上で実行し、生産中にデジタルツインを xDT (実行可能デジタルツイン) として使用し、追加の入力を PLC に提供して生産プロセスを制御できます。

もう 1 つの大きな利点は、機器からデータを収集する能力が向上し、予知保全と運用パフォーマンスが向上することです。ライテル氏は次のように説明します。

これらの新しい製品により、顧客はオートメーション機器 (つまり、新しい SINAMICS ドライブ) からより多くのデータを収集し、vPLC / Virtual Edge デバイス上の ERP やその他の IT データを使用してデータをより適切に強化して、予測メンテナンスのためのより高度なアルゴリズムを作成できるようになります。ダウンタイムを削減し、機械のニーズに合わせてメンテナンスを正確に行うことができます。より多くのデータは、生産プロセスに関するより多くの洞察にもつながり、機械と生産プロセスのデジタルツインにフィードバックすることができ、工場運営の改善に役立ちます。仮想ワークロードは一元管理されるため、変化する生産要件への対応速度が向上し、各サイトの PLC 技術者の必要性が軽減されます。これは、従業員の人口構成の変化に役立ちます。

仮想マシンの展開と管理におけるイノベーションは、過去数十年間にわたる IT のすべての主要なイノベーションを支えてきました。 PLC の仮想化におけるこの新たな取り組みは、産業機器にも同様に影響を与える可能性があります。

これが重要になる可能性がある領域の 1 つはセキュリティです。 IT 機器に詳しいハッカーは OT システムの複雑さに精通していない可能性があるため、産業用制御システムは伝統的に隠蔽されて保護されてきました。 2010 年にイランの原子炉を破壊した Stuxnet の影響は、物理インフラに対するサイバー攻撃の壊滅的な影響に対する警鐘でした。堅牢な vPLC の進化により、このような脆弱性の特定と修正が容易になります。

また、vPLC の開発により、より多くのインフラストラクチャを仮想化し、1 つ以上の施設全体でプロセスをより迅速かつ確実に拡張することが容易になります。物理機器を表すためのより優れたデジタルツインと組み合わせると、コードとしてのインフラストラクチャの概念が産業オートメーションにも拡張されます。

画像クレジット - Pixabay

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