DigiKeyとWürth ElektronikのソリューションでIIoTを簡素化

産業用モノのインターネット（IIoT）がさまざまな業界で注目を集める中、シームレスな統合、信頼性の高い接続、効率的な展開ソリューションに対する需要は高まる一方です。

このようなニーズに対応するため、DigiKeyとWürth Elektronikは提携し、IIoTの実装を簡素化するように設計された広範な製品とツールを提供しています。 接続性、開発リソース、効率性に重点を置くことで、企業は業務を容易に変革するために必要なサポートを見つけることができます。

この記事では、IoT接続とセンサのソリューション、開発・展開ツール、IIoTの効率を高める戦略についてご紹介します。 DigiKeyとWürth Elektronikは、クラウド接続の実現やレガシーシステムの改良など、ニーズを問わず、接続された未来を実現する構成要素となる部品を幅広くご用意しています。

IoT接続とセンサ

堅牢な接続性と信頼性の高いセンサ技術は、あらゆるIoTエコシステムの中核をなすものです。 DigiKeyとWürth Elektronikは、このような重要な要件に対応した包括的なソリューション群を提供しています。 Wi-FiおよびBluetooth Low Energy（BLE）モジュールから、高度なRFおよびマルチプロトコルモジュールまで、このポートフォリオは多様な産業用アプリケーションでシームレスな通信を可能にします。

「Bluetooth Smart」と呼ばれるWürth ElektronikのBLE製品群は、長寿命と信頼性を必要とする小型で低コストのバッテリ機器にBluetoothワイヤレス接続を提供します。 この技術は、ヘルスケア用センサ、リモコン、時計など、幅広い重要なアプリケーションを実現する鍵となります。 たとえば、Würth ElektronikのProteus-I Bluetooth Smart 4.2モジュールBLEは、超低ピーク消費電力、超低平均消費電力、超低アイドル消費電力、長寿命バッテリ、低コスト、マルチベンダー相互運用性、および通信距離の向上といった特長を備えています。

図1：Würth ElektronikのProteus-I Bluetooth Smart 4.2モジュールBLE（2608011024000）。（画像提供：Würth Elektronik）

Wi-Fi接続がより重要である場合は、Würth ElektronikのWLANモジュール「Calypso」をおすすめします。Calypsoは、IEEE 802.11 b/g/nベースのコンパクトなWi-Fiモジュールで、フル機能のTCP/IPスタックを搭載しています。 Calypsoは、そのエッジキャスタレーション、スマートアンテナ構成、および使いやすいATスタイルのコマンドインターフェースにより、あらゆる組み込みアプリケーションに容易に統合できます。 また、このモジュールはIPv4とIPv6をサポートしており、SNTP、DHPv4、DHCPv6、mDNS、HPPT(S)、MQTTなどの主要なネットワークアプリケーションをすぐに実装することができます。 産業用アプリケーションを念頭に置いて設計されたCalypso Wi-Fiモジュールは、6つのセキュアソケット、セキュアブート、ストレージ、OTAアップデートなどの高度なセキュリティ機能を提供します。 さらに、シリアルケーブルの置き換えや、クラウド接続を使用する低消費電力IoTアプリケーションにも適しています。

図2：Würth ElektronikのCalypso Wi-Fi無線モジュール（2610011025000）。（画像提供：Würth Elektronik）

Wi-FiとBluetoothの両方の機能が必要な場合は、Würth Elektronikのマルチプロトコルモジュールが優れた選択肢となります Würth ElektronikのWIRL-COMB Stephano-I無線モジュールは、IoTアプリケーション向けに設計された小型の無線モジュールで、Wi-FiとBLEの機能を1つの低電力スマートパッケージに統合しています。Stephano-Iは、ワイヤレス通信機能が必要な組み込みシステムに特に最適で、UARTインターフェースを介して動作し、ATコマンドで制御されるため、簡単に統合できます。

図3：WIRL-COMB Stephano-I無線モジュール（2617011025000）。（画像提供：Würth Elektronik）

このようにさまざまな製品があるのは素晴らしいことですが、時にはよりカスタマイズされたアプローチが必要となる場合もあります。 このような場合、Würth Elektronikは、Ophelia-III無線モジュールなどのファームウェアのカスタマイズが可能なソリューションも提供しています。 Würth ElektronikのOphelia-IIIモジュールは、制御システム、リモコン、センサなどの機器間のワイヤレス通信向けに設計されています。ファームウェアがプリインストールされていないOphelia-IIIは、独自のファームウェアを統合したり、BLE、Zigbee、Threadなどのカスタムアプリケーション用にNordic nRF Connect SDKを利用したりする柔軟性をエンジニアに提供します。このモジュールにはPCBアンテナが内蔵されており、より広い範囲をカバーするために外部アンテナを接続するオプションも提供されています。nRF52840チップを搭載し、高性能と低消費電力を両立しています。Ophelia-III無線モジュールには、カスタムデバイスやセンサ接続用の追加ピンが装備されており、汎用性が高く、ユーザーのプロジェクトに合わせてカスタマイズが可能です。

図4：Ophelia-III無線モジュール（2611011022000）。（画像提供：Würth Elektronik）

これらの接続オプションを補完するのが、監視と自動化のための正確なデータ収集を目的として設計されたMEMS（Micro-Electro-Mechanical System）センサです。 これらの技術を組み合わせることで、IIoTシステムの基盤が形成され、企業は容易かつスケーラブルに、接続されたデータ主導の業務を確立できるようになります。

図5：WSEN-ITDS 3軸加速度センサ（2533020201601）。（画像提供：Würth Elektronik）

Würth Elektronikは、DigiKeyサイトで入手可能なMEMSセンサの幅広い製品ラインアップを提供しています。 温度、圧力、加速度などを測定できるこれらのMEMSセンサは、Würth Elektronikの既製SDKと評価ボードで完全にサポートされています。

開発・展開ツール

IIoTソリューションの開発と展開は、複雑でリソース集約的なプロセスとなることがよくあります。 Würth Elektronikは、モジュラー式のFeatherWingスタッキングボードを介して、さまざまなオープンソースSDKと評価ボードを提供することで、このプロセスを合理化しています。 Würth ElektronikのオープンソースSDKはC言語で記述されており、特定の要件に合わせて完全にカスタマイズが可能です。 これらのSDKにより、幅広いセンサをIIoTシステムにシームレスに統合でき、リアルタイムでの洞察と自動化された意思決定が可能になります。

さらに、クラウド接続設計キットは、クラウドベースのエコシステムへの統合を簡素化し、より迅速で効率的なIoT展開を可能にします。 これらのツールは、開発者がコンセプトから実装までのギャップを容易に埋めることができるように設計されています。

Featherフォームファクタと完全に互換性のあるWürth ElektronikのFeatherWing開発ボードは、オープンソースでスタッキング可能であり、機能性とプロトタイピングの余地を追加します。 これらのボードは、センサ、Wi-Fi、ワイヤレス、電源など、幅広いアプリケーションに対応しています。 また、これらのボードは、Würth Elektronikの他のFeatherWingやFeather/QWIICフォームファクタデバイスとも拡張可能です。

図6：Würth ElektronikのセンサFeatherWing（2501000201291）。（画像提供：Würth Elektronik）

たとえば、Würth ElektronikのセンサFeatherWingは、温度、湿度、加速度、絶対圧力センサと組み合わせて使用できます。これらのセンサは共有I2Cバスを介して接続されます。

図7：Würth ElektronikのMagI³CパワーFeatherWing（2601157101001）。（画像提供：Würth Elektronik）

電源アプリケーションに重点を置くのであれば、Würth ElektronikのMagI³CパワーFeatherWingが優れたソリューションとなります。 このボードは、9、12、15、18、24Vの産業用レールと、最大36Vの入力電圧に対応しており、スイッチで選択できる5V入力電圧用の追加USBコネクタを備えています。

効率の向上

効率性は、新しいシステムであろうと、レガシーシステムの潜在能力を引き出すものであろうと、IoT導入を成功させる上で重要な要素です。 ここで重要なのはレトロフィットであり、Würth Elektronikは、古いシステムを改良し、ワークフローを最適化して、中断を最小限に抑えながら最良の結果を達成するために必要なツールを提供しています。 そうすることで、企業はコストを削減し、生産性を向上させ、接続されたテクノロジーのメリットを最大限に活用することができます。

たとえば、15年前のCNC工作機械で、独自仕様の制御ソフトウェアと、IoTと互換性のない制御インターフェースが搭載されている場合、時代遅れであるため、まずは機械を交換しようという反応が生まれるかもしれません。特に、サービス契約により機械をいじることができず、一般的な問題が発生している場合です。

しかし、高額な費用を投じて新しい機械を購入する代わりに、IoTのメリットを享受できる非侵襲的な方法で古い機械を改良することはできないでしょうか？

この場合、以前に検討したワイヤレスモジュールを利用して、CNC機械にクラウドへのワイヤレス接続を追加することができます。これにより、クラウド内の既存の制御システムから機械データを収集できるだけでなく、機械の遠隔操作も可能になります。

さらに、前述の各種センサを取り付けて接続することで、収集データの質を向上させることができます。 このデータは可視化して改善に役立てたり、機械の状態を把握したり、あるいは人工知能/機械学習（AI/ML）アプリケーションと併用して、予知保全やプロセス最適化に活用することも可能です。

このアプローチにより、古い機械でも耐用年数をさらに延ばすことが可能になり、デジタル化プロセスを支援し、時代遅れのトレーニングの必要性を減らすことができます。また、環境に良い影響を与え、効率を改善することも可能です。 新しい機械の導入ではなく、これらの要因により、企業はレトロフィットによって最初の数年間で投資回収を期待することができます。 Würth Elektronikのレトロフィットや新設計向けの幅広い製品ラインアップは、DigiKeyのウェブサイトでご覧いただけます。

まとめ

Würth Elektronikは、接続ソリューション、開発ツール、効率向上技術の包括的な製品ラインアップを提供し、企業がIIoTの複雑な課題に自信と精度をもって取り組むことを支援しています。

高度なセンサの統合、モジュール式開発ボードの展開、接続された未来に向けたレガシーシステムの改良など、ニーズを問わず、同社のソリューションは産業オペレーションの最適化に向けた明確な道筋を提供します。 IIoTの進化が続く中、DigiKeyとWürth Elektronikは、よりスマートで効率的、かつ持続可能な産業用エコシステムを実現するという企業の目標達成を支援する体制を整えています。