工場を進化させる次世代の産業用ネットワーク

工場のネットワークを外部から制御

工場内のベルトコンベアやロボットはお互いに協調して動けるように、工場内のネットワークの頭脳にあたる専用コントローラによって、正確な通信で精密に制御されています。こうした工場内の産業用ネットワークを、専用コントローラ（ハードウエア）ではなく外部のデータセンタからコントロールアプリ（ソフトウエア）で制御しようという研究が行われています。専用コントローラよりも安価なためコスト削減になるほか、複数の工場を柔軟に管理できることやAIと相性が良いこと、仮想空間でのシミュレーションが可能になることなど、メリットが多いためです。

通信規格の統一

産業用ネットワークには互換性のない通信規格（プロトコル）が乱立しており、例えばEtherCATという通信規格ならEtherCAT用のソフトウエアしか使えないのが現状です。外部からこれらのプロトコルを統一して制御できれば、柔軟なネットワーク構築が可能になります。そこでサーバにそれぞれのプロトコル用ドライバ（プログラム）を実装し、規格を変換して別規格のソフトウエアにつなげる方法が検証されています。

問題はタイムラグ

精密な制御が必要な産業用ネットワークの通信は、一般的な通信に比べてミリ秒以下での高い正確性が要求され、わずかなタイミングのずれでシステム全体が異常停止してしまいます。そのためこれまでハードウエアによる専用コントローラが使われてきました。その代わりに外部のソフトウエアで制御すると、データセンタのコンピュータ（ハードウエア）とソフトウエアをつなぐOSの部分でどうしても処理速度に遅れが出てしまいます。対策として、通信データの送受信に限りOSを介さずに高速化する方法や、書き換え可能な集積回路「FPGA」を使ってハードウエアの回路を作り直し、ハードウエア自体で時間調整を行う方法が挙げられます。いずれも成果が出ており、実装に向けてさらなる研究が進められています。

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先生情報 / 大学情報

公立千歳科学技術大学理工学部電子光工学科教授山田崇史先生

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電気電子工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

大学進学は、受け身の学びから創造の世界に踏み出す第一歩です。普段なにげなく使っているスマホやパソコン、タブレットなどの電子機器は、通信・半導体・AIなど、たくさんの技術者の知恵の結晶です。工学系の大学研究では、その中身を学び、自分のアイデアで新しい技術や製品を生み出すことができます。ぜひ使うだけでなく作る側に来てほしいです。将来のスマホやロボット、あるいは環境にやさしいデバイスを作るのは、今このメッセージを読んでいるあなたかもしれません。

先生への質問

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公立千歳科学技術大学に関心を持ったあなたは

公立大学へ移行した本学は「科技大」と呼ばれ、緑に囲まれた雄大なキャンパスに応用化学生物学科、電子光工学科、情報システム工学科の理工学部３学科の学生たちが学んでいます。理工学部では理工学を９つの領域に分類し、１年次に９つの分野を幅広く学び基礎を身につけて、２年次から選択した学科で専門的に学修するというように、より高度な学びへと進む着実なカリキュラムを組んでいます。ですから、エンジニアとしての即戦力が強みとなり、就職に強い大学としても一定の評価を受けております。