センシングネットワーク構築における通信規格の最適化戦略

はじめに～センシングネットワークの重要性と通信規格の課題～

近年、製造業の現場では省人化・自動化への要請が加速しています。

IoT（Internet of Things）の進展によって、工場内の設備から膨大なデータをリアルタイムで収集・活用するセンシングネットワークが競争力の源泉となりつつあります。

しかし、昭和の時代から根強く残るアナログ文化や、現場ごとにカスタマイズされたインフラ、さまざまな世代の設備が混在する現状が通信ネットワークの構築・最適化を一筋縄ではいかなくしています。

特に、どの通信規格をどのように選定・導入し、標準化と現場視点のバランスをとるのかは、多くの工場長や購買担当者、SIer、サプライヤーといった関係者が直面する大きな壁の一つです。

この記事では、20年以上にわたる製造業の現場経験を踏まえ、業界特有の現状と未来志向の最適化戦略について、実践的な視点から考察していきます。

センシングネットワークの基本構造と通信規格の現状

なぜ今、センシングネットワークが求められるのか

古くからの「現場勘」に頼るアナログ主義が根強く残る日本の工場でも、設備の状態監視や予防保全、品質管理強化、生産の効率化といった観点から、センサー情報の統合的な管理・分析が不可欠となっています。

これまでは、それぞれの設備ごとやラインごとに点在、分断されたローカルネットワークや手作業が多く、測定値も表計算ソフトや紙で管理されていたケースが大半でした。

しかし、設備の高度化と多様化、グローバルな生産体制の中で、データを一元管理できるネットワークインフラの構築が生産現場の川上から川下まで求められているのです。

現在主流となっている通信規格の種類と特徴

現場で主に利用されている通信規格には、以下のようなものがあります。

– シリアル通信（RS-232C/RS-485など）
– PLCベースのバス規格（CC-Link, DeviceNet, PROFIBUSなど）
– Ethernet（有線LAN）ベース（EtherNet/IP, PROFINET, EtherCATなど）
– 無線（Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, Zigbee, 5Gなど）

昭和以来稼働しているレガシー設備では、今なおRS-232Cなどのシリアル規格や独自仕様のバス規格が多用されています。

一方で、比較的新しい設備や、今後の拡張性・他システムとの連携を重視した新設ラインでは、イーサネット系のオープンなプロトコルや無線規格の導入も加速しています。

それぞれの通信規格にはコスト・通信速度・通信距離・信頼性・柔軟性など異なる特性があり、「どれを選ぶべきか」「どう共存させるか」に現場の悩みは尽きません。

最適な通信規格の選定とそのポイント

なぜ「完璧な」通信規格は存在しないのか

現場からは「できるなら最新のEtherCATや無線を…”」「全部を統一すれば保守も楽に…」と、理想論が挙がることが多いですが、老朽設備の改修コストや現有機器メーカーのサポート可否、作業者のスキル格差、セキュリティポリシー、既存のシステム資産など、複雑に絡み合う制約により「理想の一元化」は、ほとんどの場合現実的ではありません。

また、古い設備の中には通信変換器（プロトコルコンバータ）を挟めば半ば無理やりネットワーク接続できるものの、リアルタイム性や冗長性が損なわれトラブルの温床となる可能性もあります。

このため、「自社にとっての最適な通信規格」を選ぶには、単純なスペック比較ではなく、5年後・10年後を見据えて現場の制約条件と事業戦略を見極めた上で、段階的に導入、そして次代に繋ぐ最適化ロードマップを描くことが必須になります。

検討時に意識すべき現場目線のポイント

1. 通信対象の種類/特性
　高精度を要求される計測データか、制御信号か、アラーム通知レベルで十分かで、必要な応答速度・帯域幅・優先順位が異なります。

2. 接続台数・規模の拡張性
　将来的な増設計画に柔軟に対応できる拡張性はとても重要です。「今」の規模だけで規格を決めてしまうと後々身動きがとれなくなります。

3. レガシー設備との共存
　無理に全リニューアルせずとも、プロトコルコンバータやIoTゲートウェイなどを賢く活用しながら、段階的な入れ替え・橋渡しが求められます。

4. セキュリティと保守性
　工場系ネットワークへのサイバー攻撃リスクが増大しています。ITU-T/IEC62443対応や、ネットワークセグメントごとの差分管理、メンテナンス性も見逃せません。

5. コスト・運用負担
　先進規格を追い求めても、現場担当者の運用ハードルが高すぎれば宝の持ち腐れになる場合もあり、保守人材の継続確保も頭に入れて選定すべきです。

課題解決に向けたラテラルシンキング的最適化戦略

昭和のアナログ現場に根付く「現場力」を活かす

通信規格の導入・切り替えは決してテクノロジー側だけの論理では進みません。

紙の伝票や白板管理に依存する現場、非ITスキルのベテラン従業員が多数を占めるライン、ローカルな知恵や職人技がノウハウとして蓄積されてきた部分があるからこそ、たとえ非効率に見えても現場が「未だにアナログで回る」事情が存在します。

したがって、単純な「IoT化」「デジタル化」推進ありきではなく、現場作業者が納得しやすい形で部分的なネットワーク化・自動収集化から着手し、「データ」による現場力の可視化・改善手段を体感できる体制をつくることがスタートラインです。

ベンダーロックインからの脱却とオープン化の推進

PLCや産業用設備の多くは、特定メーカーの専用規格に強く依存しがちです。

プロジェクト完了後に「複雑で誰も手を出せないブラックボックス化」や「部品調達・保守のたびにベンダーに高額依存」という問題が頻発します。

通信ネットワーク設計においてはOPC-UAなどのオープンプロトコルの活用、マルチベンダー構成を組み合わせて徐々にベンダーロックインを回避し、複数社との長期的なパートナーシップを築くことが、結果的に運用リスク・コスト抑制につながります。

ラテラルシンキングで現場×調達×IT部門の連携を強化

海外工場・サプライヤーとの接続、クラウド経由での遠隔監視、購買コストの最適化まで見据えると、現場・調達部門・IT/システム部門の「横断的な知恵の連携」が不可欠です。

伝統的な縦割り組織の壁を乗り越え、現場の「こんな規格じゃ現場は回らない」「運用が現実離れしている」「海外工場とのデータ連携って実際どうなってる？」というリアルな声を吸い上げながら、コスト・納期・運用難易度・経年変化リスクなど複数の評価軸でシミュレーションを進めましょう。

例えば、全てを工場内LANに統一するには数億円単位の投資や、生産停止のリスクも。しかし、カメラの画像情報だけ独立したWi-Fiネットワークで先行導入し、PoC（実証実験）を通じて現場の不安・運用コストを明示化、納得できるところから徐々に浸透を図るといった運用も有効です。

これからの製造現場に必要な通信規格設計のアプローチ

段階的な最適化と未来志向のインフラ整備

完璧を目指す「一発逆転」の全体最適化ではなく、現場に即した小さな部分最適を積み重ねながら徐々に拡張していくアプローチが現実的です。

具体的には、以下のようなステップで最適化ロードマップを描いていきます。

– 重点課題（品質向上、生産ロス削減、トレーサビリティ強化など）から着手
– 既存資産の見える化・現状の通信インフラの棚卸し（規格、台数、障害頻度など）
– サプライヤーも巻き込んだ現場ヒアリングと運用イメージの共有
– 必要最小限のデータから、段階的にネットワーク規格・変換装置を導入
– 投資回収（ROI）や将来拡張性、運用負荷の指標も事前提案
– 段階ごとに現場と議論しつつ、小さな「成功体験」の蓄積