工場のビジョンは、大きなスペース、大きな機械と、多くの人々が製品の生産ラインを動かし続けるために一生懸命働いている情景を思い起こさせます。

現代の製造業では、物理的なスペースの拡大では対応できない課題をもたらします。大多数のメーカーは、最新のアイデアと機能を導入するために工場を一度解体し再建築する費用を支払えません。

インダストリー4.0を活用する現代の製造業とは、より多くのデータ、より迅速な分析、モノのインターネット（IoT）、機械学習とコンピュータビジョンのような先進の組み込み技術を意味します。製造プロセスのすべての部分を「スマート」にすることにより、これらはあわせて、製品、部品、コンポーネント、アセンブリーを製造するプロセスを変革します。

製造方法をより効率的、効果的、柔軟で反応の良いものにすることは、これまでには決して可能ではなかったことを行うことであり、必要なワークフローを支えた上での追加の課題となります。

以前の製造施設は生産的で回復力があり、時の試練に耐えています。従来のITテクノロジーでは、監督管理とデータ取得（SCADA）ネットワークと物理的に接続する産業用コントローラーが極めて典型的でした。これらのテクノロジーは、限られた帯域幅しかもたず、インダストリー4.0と比べると最新技術の進歩の恩恵を得ることができません。

小型化は新しい機能の組み込みに重要な役割を果たします。テクノロジーを物理的に小型化することにより、それらは既存工場拠点へより容易に取り入れることができ、かつ、大きな技術上の進歩をもたらします。

新しい機能を利用可能にするには、古いテクノロジーを超えていく必要があることは明らかです。しかし、概念的なステップを最初に踏み出す必要があります。あらゆる場所で小型化 — 工場内のパラダイムシフトは、ネットワークアーキテクチャへの新しい、革新的なアプローチを求めています。

先進の工場でセンサーが使用され、産業用コントローラーが自動化された装置と機器からデータを収集したのはそれほど昔の事ではありません。データは、専用ネットワークへと押し出され、それが中央のサーバーへと情報をもたらし、サーバーがソフトウェアを動作させて分析を行い、マネージャーが分析できるようにレポートを提出していました。

現在の最先端の工場では、コントローラーやセンサーレベルでまで、エッジコンピューティングを使用して高度に分散したネットワークとなっています。埋め込まれた回路は専用コンピュータで、第1レベルのデータ処理を実行するための、人工知能アプリを含む高度なソフトウェアを実行できます。これらのエッジデバイスは、モニタリングおよびコントロールプロセスを、一連のインテリジェントサブシステムへ変換し、要約したデータを情報の形でパスします。その結果、デジタルインテリジェンスの高いスループットが得られます。

分散ネットワークアーキテクチャとリモート処理システムは、建物内にあり、追加スペースのために簡単に拡張することはできません。ネットワークチャネルとすべての管理およびモニタリングデバイスは、内側も外側も、必要な機能および性能レベルで運用でき、できる限り小さくする必要があります。

現代の工場は、データをひとつの場所から別の場所へ動かし、データを収集し、それから中央でデータを処理する必要があります。これに加えて、産業用のモノのインターネット（IIoT）アプリケーションのニーズは、信頼できる形で動作し、停電しない、利用可能な電力にアクセスすることです。完全に接続し統合するために、施設においてとるべき最初の基本的ステップは、ネットワークと通信の機能を設置することで、これには効果的かつ効率的な配電も含まれます。

IoTは産業イーサネットの基幹であり、Cat5e/Cat6ケーブルと最大1Gbps伝送レートの標準的ネットワークハードウェアを使用することができます。しかしこれにも制限があります。最大カバースペースの上限が100メートルの長さになることなどです。産業用イーサネットは通常、M8またはM12コネクターを使用し、これはセンサーへの接続などの一部のアプリケーションには大きいように思えます。中継器もあり、あるいは、光ファイバーメディアを実行する実装もありますが、これらのオプションはより高価となりかつ保守や修理が難しくなります。現在のケーブルバージョンは、ポートあたり15.4または30ワットで、ギガビットイーサネットのための4対ケーブルを使用するパワーオーバーイーサネット（PoE）に対応しています。

シングルペアイーサネット（SPE）という、産業用モノのインターネット（IIoT）のための比較的新しいオプションは、優れたソリューションです。2対または4対のケーブルを使用するよりも、1本のツイストペアですべて賄えます。1Gbps伝送レートに対応し、50ワットまでのパワーオーバーデータライン（PoDL）を提供するためです。IEEE 802.3ch規格では、最大10Gbpsの伝送レートが可能となるはずです。

配線数の減少により、コネクターを小型化でき、レセプタクルの付いたエレクトロニクスのサイズも最適化され、SPEポートを狭いスペースに取り付けることが容易になります。それに加え、SPEは既存のイーサネットインフラストラクチャと互換性があり、1つのコネクターが電力と信号の両方を提供するとともに、設計を単純化し、サイズと管理コストを削減します。

次のステップは、工場フロアで何が起きているかをモニタリングすることです。製品は正しいサイズと形状ですか？ マシンのアウトプットに遅延はありませんか？ おそらく工場では、データの収集に加えて、オートメーションまたはロボットを管理することを希望しているでしょう。

適切な通信ネットワークを設置していれば、既存の工場に大きな機能を追加することが可能です。イーサネット対応の装置は、SPEで動作させることができるため、既存の装置をネットワークに接続することができます。

このアプローチにより、センサーと機器を追加して機能を向上させることは比較的簡単です。たとえば振動を記録できるセンサーの付いたこのボックスのひとつを、マシンの上に置いて振動レベルを測定します。振動測定値が上昇しはじめたら、モーターに不均衡な負荷がかかかっているか、はずれかかった部品があるか、一連のその他の潜在的誤作動が暗示されています。あるいは小さなビデオセンサーを追加して、赤外線を測定し、ベルトコンベヤー上を通り過ぎていく作物に隠れた傷みがないか判断します。その後デバイスに信号を送り、傷んだものを別の処理へ回します。

信号における課題へのもうひとつのソリューションが5G通信で、ほとんどケーブルを使わずに高速データ通信を処理する特に魅力的な機能をもたらします。5Gテクノロジーは、近距離通信を取得できるよう工場内の個々のデバイスにアンテナ群が必要となります。

モレックスは多くの業界に対応する幅広い製品ラインのアセンブリー、部品、コネクター、およびケーブルを、すべての要件に対応するだけ充分に小さく作成してきた長い歴史に基づく専門知識と能力を持ちます。SPE技術の当初からの参入企業の1社であるモレックスは経験豊富なエンジニアからなる大きなチームを擁し、小型化したコネクター、配線、センサー、その他の技術を追加することにより、よりスマートでより機敏な工場へと機能とインテリジェンスを向上させる支援を行うことができます。では、結論は? モダンテクノロジーの変化する要件とともに工場を大きくする必要はありません。実際、正しいアプローチを使用すれば、工場は小さくすることさえ可能です。