既存機械への改造を迅速に行えるよう設計された制御コンポーネント

なぜ今⽇改造が重要なのか

改造需要を後押しするレガシ制御システムの老朽化と課題

古い制御システムは、メーカーがサポートを中止し、交換部品の調達が難しくなるにつれて、日々より大きな問題を生じさせます。2023年にARC Advisory Groupが実施した最近の調査によると、製造設備が15年目を迎える頃には、約3分の2の製造企業が交換部品の確保に苦労しています。リトロフィット部品は、Modbus RTUとEthernet/IP規格の間での翻訳のように、さまざまな通信プロトコルをシームレスに連携させながら、既存の入出力構成を維持しつつこの問題に直接対処します。何も変わらなければ、こうした時代遅れのシステムは予期せぬシャットダウンを引き続き引き起こし、安全上の危険を生じさせ、インターネット接続に大きく依存する今日のスマート工場技術と上手く連携できなくなります。

メンテナンスの困難とベンダー対応不足の影響

正規の機器メーカーが技術サポートの提供を停止した場合、多くの産業施設では、第三者サービスプロバイダーに依存したり、独自に逆向解析による解決策を試行錯誤したりする傾向があります。2023年にポネマン研究所が行った調査によると、このような対応方法では平均修理期間が通常約34％延長される傾向があります。このような状況では、ISO 13849-1規格で規定されているような要求事項に適合させるための新しい安全規制への対応が非常に難しくなります。より良い代替策として、 PLC エミュレータと種々のプロトコルゲートウェイを活用したシステムの改造が挙げられます。このようなアップグレードにより、異なるベンダーにまたがるサポートを維持しつつ、現在も稼働している古いセンサーやアクチュエーターのモデルとの互換性を損なうことがありません。さらに、従来のサプライチェーンではすでに入手が困難になっている部品への依存度を低下させることもできます。

データ：68%の製造業者が旧式機器用の重要な部品不足を報告（ARCアドバイザリグループ、2023年）

これらの体系的な脆弱性は、リトロフィットの緊急性を示しています。資産寿命を延長し、メンテナンスコストを削減することで、制御コンポーネントのアップグレードは通常18か月以内にROIを実現します。

シームレスな統合を実現する主要な制御コンポーネント

プロトコルブリッジを使用して新規計器をレガシーインフラに統合

プロトコルブリッジは、新しい機器が古い制御システムと通信する必要がある場合のギャップを埋める役割を果たします。これは異なるプロトコルを翻訳して、機器間の連携を可能にします。例えば、Modbus RTU信号を、古いシリアルシステムが理解できるTCP/IPやEthernet/IP形式に変換できます。これにより、最新の高性能な機器が実際に20年から30年前のPLCと通信することが可能になります。このようなプロトコル変換器は、会話の中間に立つ通訳者のような役割を果たします。企業では、システム全体を一から交換する代わりにリトロフィット費用を約40％節約できると報告されています。さらに、既存のインフラを廃棄することなく維持することが可能です。 センサー これら最新の機器が実際に20年から30年前のPLCと通信することが可能になります。このようなプロトコル変換器は、会話の中間に立つ通訳者のような役割を果たします。企業では、システム全体を一から交換する代わりにリトロフィット費用を約40％節約できると報告されています。さらに、既存のインフラを廃棄することなく維持することが可能です。

リトロフィット時のシステム連続性維持のためのI/O維持戦略

アップグレード時にアナログおよびデジタルI/Oポイントを維持することで、運用の中断を防ぎます。モジュラーターミナルブロックやユニバーサルI/Oモジュールにより、技術者は以下のような作業が可能になります。

• 既存の現場配線を再利用する
• アナログ信号の完全性を維持する（4-20mA/0-10V）
• 全面的な盤面の配線し直しをすることなく、段階的にスマートデバイスを統合
  この戦略により、ダウンタイムを最小限に抑えながら、最新のオートメーション規格へのスムーズな移行を支援します。

産業オートメーションにおける通信ギャップを埋める制御コンポーネントの役割

今日の 制御部品 oPC UAやMQTTプロトコルなどの標準インターフェースにより、さまざまなシステムが連携可能になります。これらのエッジゲートウェイ装置は、古い機械から出力される特殊な形式のデータを受け取り、すべてが理解できる形式に変換することで、古くからの工場設備が新しいSCADAシステムとリアルタイムで通信できるようになります。ARC Advisory Groupが昨年発表した調査によると、このような技術を導入した施設では統合コストが約32％削減されました。同時に、混合システム環境全体でほぼ完璧なデータアクセス率である99.5％を維持しました。このようなパフォーマンスは、アップグレードのための絶え間ないダウンタイムなしに運用を円滑に維持しようとする際に大きな違いを生みます。

スマートでモジュール式の制御コンポーネントによるレガシーシステムの近代化

IoT対応制御コンポーネントによるレガシー設備の改造

IoT対応制御コンポーネントは古い機械からのアナログ信号をデジタルデータストリームに変換し、クラウドダッシュボードを通じたリアルタイム監視を可能にする。これは、既存の制御ロジックを変更することなく実現する。2024年のケーススタディでは、ある金属プレス工場がエッジコンピューティングコントローラーでアナログプレスを改造した結果、予期せぬダウンタイムを58%削減した。

スマート計測器を用いた1960年代製造機械の近代化

レガシーマシンのアップグレードは、機械式リレーをソリッドステートリレーに置き換え、油圧・空気圧システムにスマートセンサーを取り付けることから始まる。1960年代に設置された真空ポンプやコンプレッサーなどの設備に状態監視コンポーネントを追加することで、オペレーターは15～20%の効率向上を報告している。

トレンド：産業用IoT改造市場の成長率（CAGR）42%（MarketsandMarkets、2024）

産業用IoTのリトロフィット市場は、42%の年平均成長率で成長しており、これは機能する資産を廃棄することなくデジタルトランスフォーメーションを実現するための制御コンポーネントに対する需要に牽引されています。導入率が最も高い（73%）のは、製薬や食品加工など継続的な運転を必要とする業界です。

ドロップインおよびホットスワップ可能な制御モジュールを使用したPLCのアップグレードおよびプラットフォーム移行

モジュラ制御アーキテクチャは、レガシーのI/Oカードと最新プロセッサの両方と互換性のあるドロップインラックを通じて、段階的なPLC交換を支援します。あるティア1の自動車部品サプライヤーは、ハイブリッド制御キャビネットを使用して、1990年代のシーメンスS5システムを18か月かけてS7-1500コントローラーに移行し、各フェーズでの生産停止時間を4時間未満に抑えました。

戦略：ハイブリッド制御アーキテクチャによる段階的なプラットフォーム移行

段階的なモダナイゼーションでは、新しいイーサネットベースの制御コンポーネントと、プロトコルゲートウェイを介して既存のフィールドバスデバイスを組み合わせます。この「デュアルスタック」方式はリスクを軽減し、工場が12～24か月の移行期間中でも85～90％の運転能力を維持できるようにします。異なった世代の制御システムを統合する際には、ベンダー間の互換性テストが依然として重要です。

制御盤のアップグレードにおけるコスト、リスク、停止時間のバランス

完全なシステム刷新なしでの制御盤ハードウェアのモダナイゼーション

製造業者がシステム全体を一新するのではなく、特定の制御コンポーネントのみを交換する場合、コストと手間の両方を節約できます。必要な部分だけをアップグレードするのは理にかなっています。たとえば、PLCプロセッサを最新化したり、古いキャビネットに新しいHMIを設置したり、時代遅れのネットワーク機器を交換することで、すべてを解体せずにシステムの運用を継続できます。最もいい点は？この方法を採用すると、パネル全体を一から交換する場合に比べて、企業は約60％のコスト削減が報告されています。このような傾向はここ数年の保守報告書で業界関係者が確認しています。

効率的な古い電源装置、リレーおよび接触器の交換

電気機械部品の戦略的交換により、生産停止を最小限に抑えることができます。事製の配線ハーネスとプラグアンドプレイ式端子台により、技術者は30分未満で故障したリレーまたは旧式の電源装置を交換でき、これは従来の配線作業に比べて75%高速です。先進的な施設では、部品の世代を超えて標準化を推進しており、既存の制御部品と最新の制御部品との互換性が向上しています。

論点分析：全面交換 vs. 部品レベルでの制御盤アップグレード

議論の中心には、将来の成長可能性と即時の財務的考慮事項のバランスを取るという課題があります。エッジコンピューティング技術の統合といった利点があるものの、2024年の業界調査によると、資金が限られている際には、10人中8人のプラントマネージャーが依然として段階的な改良を選択しています。個別コンポーネントの改造は、ソフトウェア移行中に発生する可能性のある問題を軽減しますが、現在現場に並列して設置されている機器の異なる世代間で全てが正常に動作するかを確実にするための綿密な検証が必要です。

ホットスワップ可能な制御モジュールによるダウンタイムの最小化

ホットスワップ可能な制御モジュールにより、I\/Oカード、通信ゲートウェイ、電源ユニットをシステム停止することなく交換することが可能です。ある半導体メーカーは、自動フェールオーバー機能を備えたモジュラー部品を使用することで年間ダウンタイムを420時間削減し、段階的なパネル更新期間中に99.98％の運転可用性を達成しました。

測定可能な利点：制御コンポーネント改造の効率性、柔軟性、投資収益率

制御システムのアップグレードによる効率改善：エネルギー効率と生産量の向上

古い産業機器を新しい制御部品でアップグレードすることで、効率をすぐに向上させることができます。工場がシステムを改造すると、より優れたモーター制御とスマートな電力管理により、通常12〜18％程度エネルギー消費が削減されます。同時に、センサーや自動化を導入することで生産量を15〜22％増加させることができます。これらの投資は、ほとんどの企業において短期間で回収できるといわれています。例えば、ある包装工場が昨年スマートリレーと可変周波数ドライブを導入したところ、年間電力使用量を4億1千万ワット時削減することができました。これは最終的なコスト削減に大きく貢献しました。

再プログラマブル制御部品によるレガシーマシンの柔軟性の復元

モジュール式PLCシステムと、ソフトウェアを通じて構成可能な柔軟な入出力モジュールのおかげで、古い機械設備に新たな命が吹き込まれています。2024年初頭の業界データによると、制御システムをアップグレードした工場のうち約4分の3の工場で、再構成にかかる時間が60〜80％減少しました。これにより、物理的な部品を取り外すことなく、生産ラインをはるかに迅速に切り替えることが可能になっています。自動車業界でもこの方式が広く採用されています。多くの工場では何十年も稼働しているプレス機を今も使用していますが、プログラマブル・ロジック・コントローラーのソフトウェアを更新するだけで、まったく異なるEVバッテリー設計に対応できるようになりました。高価なハードウェアの大規模な改修はもう必要ありません。

業界の逆説：低コストな制御コンポーネントの改造で高い投資収益率を実現

統合にはいくつかの課題があるものの、特定の制御コンポーネントをアップグレードすることによって、システム全体を交換する場合よりもはるかに高いリターンを得ることができます。業界における設備の維持方法に関する最近の研究では、個別の部品を改造することで、エネルギー費用の削減、生産停止の回避、既存資産の寿命延長といった面を考慮すると、投資収益率が300〜400パーセントにもなることが示されています。このため、インフラがすでに四半世紀以上経過している施設においても、約3分の2の製造業者が大規模なシステム全体の刷新よりも、こうした小規模なアップグレードに注力し始めているのです。

よくある質問

レガシーマシンの改造とは何か？

レガシーマシンの改造とは、既存の機械設備を交換せずに、新しい制御コンポーネントで古い産業システムをアップグレードすることで、互換性と効率性を高める手段です。

レガシーシステムの制御機器を改造することがなぜ重要なのか？

改造は、老朽化の課題に対応し、メンテナンスの困難さを軽減し、安全性基準への適合性を確保することで、古くなった設備の寿命を延ばし、効率を向上させるために重要です。

プロトコルブリッジは、現代のデバイスをレガシーシステムに統合するのにどのように役立ちますか？

プロトコルブリッジは、異なる通信規格間の翻訳者として機能し、新しいデバイスが古い制御システムと通信できるようにすることで、世代間のギャップを埋めます。

レガシー機械の改造による測定可能な利点とは何ですか？

改造により、既存設備のサービス寿命を延ばすことで、効率の大幅な向上、エネルギー消費の削減、運用可用性の向上および投資収益率の向上が可能になります。