Loading article…
マシンツーマシン（M2M ）は、有線および無線を含むあらゆる通信チャネルを使用してデバイス間で直接通信を行うものです。[ 1 ] [ 2 ] M2M通信には、センサーが記録したデータ（温度や在庫レベルなど）を通信する産業計測機器や、M2Mを使用して移動資産を監視するフリートテレマティクスシステムを実現するテレマティクスが含まれます。[ 3 ]このような通信は、当初は遠隔地のマシンネットワークが中央ハブに情報を中継して分析し、その後パーソナルコンピュータなどのシステムに再ルーティングすることで実現されていました。[ 4 ]
近年の機械間通信は、データを個人用機器に送信するネットワークシステムへと変化しました。IPネットワークの拡大により、M2M通信はより迅速かつ容易になり、消費電力も削減され、モノのインターネット（IoT）の構成要素となっています。[ 5 ]これらのネットワークは、消費者とサプライヤーに新たなビジネスチャンスをもたらします。[ 6 ]
有線通信機器は、 20 世紀初頭から信号を使用して情報を交換してきました。機械間通信は、コンピュータ ネットワーク自動化[ 7 ]の出現以来、より高度な形態をとっており、携帯電話通信よりも前から存在しています。テレメトリ、産業、自動化、SCADAなどのアプリケーションで利用されています。
電話とコンピューティングを組み合わせたM2M（マシンツーマシン）デバイスは、 1968年にセオドア・パラスケヴァコスが発信者番号通知システムを開発していた際に初めて構想され、1973年に米国で特許を取得しました。このシステムは、1920年代のパネル式発信表示器や1940年代の自動番号識別システム（いずれも機械に電話番号を伝えるもの）とは似ているようで異なるものであり、現在では発信者番号を人に伝える発信者番号通知システムの先駆けとなりました。
何度かの試みと実験の後、電話が発信者の電話番号を読み取るためには、電話に知能が必要であることに気づき、発信者の番号を着信側の端末に送信する方法を開発した。彼の携帯型送信機と受信機は、1971年にアラバマ州ハンツビルのボーイング社の施設で実用化され、世界初の発信者識別装置の動作プロトタイプとなった（右図参照）。これらはアラバマ州リーズバーグのピープルズ・テレフォン・カンパニーとギリシャのアテネに設置され、複数の電話会社にデモンストレーションされ、大きな成功を収めた。この方法は、現代の発信者識別技術の基礎となった。彼はまた、スマートフォンの誕生につながる、電話に知能、データ処理、視覚表示画面の概念を初めて導入した人物でもある。[ 8 ]
1977年、パラスケヴァコスはフロリダ州メルボルンでMetretek, Inc.を設立し、電力サービス向けの商用自動検針および負荷管理事業を開始した。これが「スマートグリッド」と「スマートメーター」の誕生につながった。広く普及させるため、パラスケヴァコスは、単一チップによる処理と伝送方式を開発することで、送信機のサイズと電話回線による伝送時間を短縮しようとした。 1978年、モトローラ社に単一チップの開発と製造を委託したが、チップのサイズが当時のモトローラ社の能力を超えていたため、結果として2つの別々のチップとなった（右図参照）。
セルラー通信は普及しつつありますが、多くの機械は依然として固定電話回線（POTS、DSL、ケーブル）を使用してIPネットワークに接続しています。セルラーM2M通信業界は、1995年にシーメンスが携帯電話事業部内に部門を設立し、シーメンスの携帯電話S6をベースにした「M1」[ 9 ]と呼ばれるGSMデータモジュールをM2M産業アプリケーション向けに開発・発売したことから始まりました。これにより、機械が無線ネットワークを介して通信できるようになりました。最初のM1モジュールは、初期のPOS端末、車両テレマティクス、リモート監視、追跡アプリケーションに使用されました。機械間通信技術は、 GMやヒューズエレクトロニクスコーポレーションなどの初期の実装者によって最初に採用され、彼らはこの技術の利点と将来の可能性を認識しました。1997年までに、自動車テレマティクスなどのさまざまな垂直市場の特定のニーズに合わせて堅牢なモジュールが開発・発売されたため、機械間無線技術はより普及し、高度化しました。
21世紀のマシンツーマシンデータモジュールには、オンボードのグローバルポジショニング（GPS）技術、柔軟なランドグリッドアレイ表面実装、MIMまたはマシンツーマシン識別モジュールとして知られる組み込みマシンツーマシン最適化スマートカード（電話のSIMのようなもの）、およびモノのインターネット（IoT）を加速するための重要なイネーブリングテクノロジーである組み込みJavaなどの新しい機能と能力があります。初期の使用例のもう1つは、 OnStarの車両追跡システムです。[ 10 ]
マシンツーマシンネットワークのハードウェアコンポーネントは、少数の主要企業によって製造されています。1998年、Quake Globalはマシンツーマシン衛星モデムと地上モデムの設計と製造を開始しました。[ 11 ]当初は衛星通信サービスにOrbcommネットワークを多用していましたが、 Quake Globalは衛星ネットワークと地上ネットワークの両方を活用することで通信製品の提供範囲を拡大し、ネットワークに依存しない[ 12 ]製品を提供するという点で優位性を獲得しました。
2004年、Digi Internationalは無線ゲートウェイとルーターの製造を開始しました。その直後の2006年、DigiはXBee無線モジュールのメーカーであるMax Streamを買収しました。これらのハードウェアコンポーネントにより、ユーザーは場所を問わず機器を接続できるようになりました。以来、Digiは複数の企業と提携し、世界中で数十万台のデバイスを接続しています。
2004年、英国の通信起業家であるクリストファー・ロウリーは、M2M分野における最初の仮想移動体通信事業者（MVNO）の一つであるワイレス・グループを設立した。事業は英国で開始され、ロウリーは、固定IPアドレスとVPN経由のプラットフォーム管理接続を組み合わせたデータ保護および管理の新機能を導入する複数の特許を取得した。同社は2008年に米国に進出し、大西洋両岸でT-Mobile最大のパートナーとなった。
2006年、マシン・ツー・マシン・インテリジェンス（M2Mi）社はNASAと共同で自動化されたマシン・ツー・マシン・インテリジェンスの開発に着手した。自動化されたマシン・ツー・マシン・インテリジェンスは、有線または無線ツール、センサー、デバイス、サーバーコンピュータ、ロボット、宇宙船、グリッドシステムなど、さまざまなメカニズムが効率的に通信し、情報を交換することを可能にする。[ 13 ]
2009年、AT&TとJasper Technologies, Inc.は、マシンツーマシンデバイスを共同で開発するための協定を締結しました。両社は、家電製品とマシンツーマシン無線ネットワーク間の接続性をさらに高めることで、これらのデバイスの速度と全体的なパワーを向上させることを目指していると述べています。[ 14 ]また、2009年には、マシンツーマシンネットワークプロバイダーのKORE TelematicsがPRiSMPro™プラットフォームを発表し、マシンツーマシンアプリケーション向けのGSMおよびCDMAネットワークサービスのリアルタイム管理が導入されました。このプラットフォームは、マシンツーマシンデバイスとネットワークの使用における効率改善とコスト削減のために、マルチネットワーク管理を重要なコンポーネントにすることに重点を置いています。[ 15 ]
また、2009年には、Wyless Groupは、複数の事業者、複数のアプリケーション、デバイスに依存しないオープンデータ管理プラットフォームであるPORTHOS™を発表しました。同社は、ネットワーク、デバイス、アプリケーションの顧客向けプラットフォーム管理を含む、グローバルネットワークイネーブラーという新たな業界定義を導入しました。
また、2009年には、ノルウェーの既存事業者であるTelenorが、バリューチェーンの上位（サービス）と下位（接続）の部分を担う2つの事業体を設立し、10年間のM2M研究を締めくくった。スウェーデンのTelenor Connexion [ 16 ]は、 Vodafoneの子会社Europolitanの旧研究能力を活用し、物流、車両管理、自動車の安全性、ヘルスケア、電力消費のスマートメータリングといった典型的な市場におけるサービスでヨーロッパ市場に参入している。 [ 17 ] Telenor Objectsも同様の役割を担い、ヨーロッパ全域のM2Mネットワークに接続を提供している。英国では、ビジネスMVNOのAbicaが、プライベートAPNと静的IPアドレスによるHSPA+ / 4G LTE接続を介した安全なデータ転送を必要とする遠隔医療および遠隔介護アプリケーションの試験を開始した。
2010 年初頭、米国ではAT&T、KPN、Rogers、Telcel / America Movil、Jasper Technologies, Inc. が、機械間通信エレクトロニクスの分野の開発者のハブとなる機械間サイトの構築に協力し始めた。[ 18 ] 2011 年 1 月、Aeris Communications, Inc.は Hyundai Motor Corporation に機械間テレマティクス サービスを提供していると発表した。[ 19 ]このようなパートナーシップにより、企業が機械間通信をより簡単、迅速、かつ費用対効果の高い方法で利用できるようになる。2010 年 6 月、モバイル メッセージングオペレーターのTyntec は、M2M アプリケーション向けの高信頼性 SMS サービスを提供開始したと発表した。
2011年3月、マシンツーマシンネットワークサービスプロバイダーのKORE Wirelessは、Vodafone GroupおよびIridium Communications Inc.とそれぞれ提携し、KORE Global Connectネットワークサービスをセルラーおよび衛星接続を介して180か国以上で利用できるようにし、請求、サポート、ロジスティクス、関係管理を単一の窓口で行えるようにした。同年後半、KOREはアジア太平洋市場におけるM2M需要の増加に対応するため、オーストラリアを拠点とするMach Communications Pty Ltd.を買収した。[ 20 ] [ 21 ]
2011年4月、エリクソンは成長分野における技術とノウハウをさらに獲得するため、テレノール・コネクションのマシンツーマシンプラットフォームを買収した。[ 22 ]
2011年8月、エリクソンはテレノール・コネクションの（マシンツーマシン）技術プラットフォームを買収するための資産買収契約を無事完了したと発表した。[ 23 ]
独立系ワイヤレス分析会社Berg Insightによると、2008年には世界中で機械間通信に使用されているセルラーネットワーク接続数は4770万件でした。同社は、機械間接続数が2014年までに1億8700万件に増加すると予測しています。[ 24 ]
E-Plus Group [ 25 ]の調査によると、2010 年にドイツ市場には 230 万枚の M2M スマートカードが出回ると予測されています。この調査によれば、2013 年にはこの数字は 500 万枚以上に増加すると見込まれています。主な成長要因は「追跡と監視」セグメントで、平均成長率は 30% と予想されています。ドイツで最も急速に成長している M2M セグメントは、平均年間成長率が 47% の家電セグメントです。
2013 年 4 月、M2M/IoT 環境での通信に適した軽量のパブリッシュ/サブスクライブ型の信頼性の高いメッセージング転送プロトコルに取り組むことを目標に、OASIS MQTT標準化グループが設立されました。 [ 26 ] IBMと StormMQ がこの標準化グループの議長を務め、Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp が事務局を務めています。[ 27 ] 2014 年 5 月、委員会は MQTT を NIST 重要インフラのサイバーセキュリティ改善フレームワークに準拠した方法で展開したい組織にガイダンスを提供する目的で、MQTT と NIST サイバーセキュリティ フレームワーク バージョン 1.0 委員会ノートを公開しました。[ 28 ]
2013年5月、マシンツーマシンネットワークサービスプロバイダーのKORE Telematics、Oracle、Deutsche Telekom、Digi International、Orbcomm、Telitが国際マシンツーマシン協議会（IMC）を設立しました。マシンツーマシンエコシステム全体にサービスを提供する初の業界団体であるIMCは、企業がマシン間の通信を導入および管理するのを支援することで、マシンツーマシンをユビキタスにすることを目指しています。[ 29 ] [ 30 ]
相互接続された無線ネットワークは、自動車製造に使われる機械や、特定の製品のメンテナンスが必要な時期とその理由を製品開発者に知らせるなど、さまざまな分野で生産性と効率性を向上させるのに役立ちます。このような情報は、消費者が購入する製品を合理化し、すべての製品を最高の効率で稼働させるのに役立ちます。[ 6 ]
もう1つの用途は、電力メーターなどのシステムを監視するために無線技術を使用することです。これにより、メーターの所有者は特定の要素が改ざんされたかどうかを知ることができ、不正行為を阻止するための品質管理方法として機能します。ケベック州では、ロジャースがハイドロ・ケベックの中央システムを最大600台のスマートメーターコレクターに接続し、州内の380万台のスマートメーターから中継されるデータを集約します。英国では、テレフォニカが17億8000万ユーロ（24億ドル）のスマートメーター契約を獲得し、同国の中部および南部地域で15年間接続サービスを提供します。この契約は、業界史上最大の取引です。[ 31 ]ケニアのM-kopaなどの一部の企業は、M2Mを使用して支払い計画を強制し、支払いが滞った顧客の太陽光発電機器を遠隔操作で停止しています。[ 32 ]「当社の融資担当者は、デバイス内のSIMカードであり、それを遠隔で停止させることができます」と、M-Kopaの財務責任者であり、3人目の共同創設者であるチャド・ラーソンは、その技術について説明する際に述べています。
3つ目の用途は、無線ネットワークを使用してデジタル看板を更新することです。これにより、広告主は時間帯や曜日に応じて異なるメッセージを表示したり、ガソリン価格の変更など、メッセージを迅速にグローバルに変更したりすることができます。[ 33 ]
産業用M2M（マシンツーマシン）市場は、地理的に分散した人、デバイス、センサー、機械を企業ネットワークに接続することの価値を企業がますます認識するようになるにつれて、急速な変革を遂げています。今日では、石油・ガス、精密農業、軍事、政府、スマートシティ／自治体、製造業、公共事業など、さまざまな業界が、多様な用途でM2M技術を活用しています。多くの企業が、高速データ伝送、モバイルメッシュネットワーク、3G/4Gセルラーバックホールなどの機能を提供するために、複雑かつ効率的なデータネットワーク技術を導入しています。
テレマティクスと車載エンターテインメントは、マシンツーマシン開発者にとって重要な分野です。最近の例としては、フォード・モーター・カンパニーがAT&Tと提携し、フォード・フォーカス・エレクトリックを組み込み型ワイヤレス接続と専用アプリでワイヤレス接続し、オーナーが車両の充電設定を監視および制御したり、1か所または複数か所の停車地の旅を計画したり、充電ステーションを探したり、車内を事前に暖めたり冷やしたりできる機能を提供しています。2011年には、アウディがT-MobileおよびRACO Wirelessと提携してAudi Connectを提供しました。Audi Connectを使用すると、ユーザーはニュース、天気、燃料価格にアクセスできるだけでなく、車両を安全なモバイルWi-Fiホットスポットに変えて、乗客がインターネットにアクセスできるようになります。 [ 34 ]
機械間無線ネットワークは、機械の生産性と効率性の向上、複雑なシステムの信頼性と安全性の強化、主要な資産や製品のライフサイクル管理の促進に役立ちます。機械ネットワークに予知保全（PHM）技術を適用することで、以下の目標を達成または改善できます。
インテリジェント分析ツールとデバイス・ツー・ビジネス（D2B）TM情報プラットフォームの適用は、機械やシステムのダウンタイムをほぼゼロに抑えることができるeメンテナンスマシンネットワークの基盤を形成します。[ 35 ] eメンテナンスマシンネットワークは、工場現場システムとeビジネスシステムを統合し、ダウンタイムをほぼゼロに抑えるリアルタイムの意思決定を可能にし、不確実性を低減し、システムパフォーマンスを向上させます。[ 36 ]さらに、高度に相互接続されたマシンネットワークと高度なインテリジェント分析ツールの助けを借りて、今日ではいくつかの新しいタイプのメンテナンスが可能になっています。たとえば、エンジニアを現場に派遣しない遠隔メンテナンス、稼働中の機械やシステムを停止しないオンラインメンテナンス、機械の故障が壊滅的になる前の予測メンテナンスなどです。eメンテナンスマシンネットワークのこれらの利点はすべて、メンテナンスの効率と透明性を大幅に向上させます。
[ 37 ]に記載されているように、e-メンテナンスマシンネットワークのフレームワークは、センサー、データ収集システム、通信ネットワーク、分析エージェント、意思決定支援知識ベース、情報同期インターフェース、および意思決定のためのeビジネスシステムで構成されています。最初に、データ収集機能を備えたセンサー、コントローラー、およびオペレーターを使用して、機器から生データを収集し、インターネットまたはイントラネットを介して自動的にデータ変換レイヤーに送信します。データ変換レイヤーは、信号処理ツールと特徴抽出方法を使用して、生データを有用な情報に変換します。この変換された情報は、多くの場合、機械またはシステムの信頼性と可用性に関する豊富な情報を含み、インテリジェント分析ツールが後続の処理を実行するのに適しています。同期モジュールとインテリジェントツールは、e-メンテナンスマシンネットワークの主要な処理能力を構成し、最適化、予測、クラスタリング、分類、ベンチマークなどを提供します。このモジュールからの結果は、意思決定のためにeビジネスシステムと同期および共有できます。実際のアプリケーションでは、同期モジュールは、企業資源計画（ERP）、顧客関係管理（CRM）、サプライチェーン管理（SCM）など、意思決定レベルの他の部門との接続を提供します。
マシンツーマシンネットワークのもう1つの応用例は、クラスタリングアプローチを使用した類似マシン群の健全性管理です。この方法は、非定常的な動作状態または不完全なデータを持つアプリケーション向けに障害検出モデルを開発するという課題に対処するために導入されました。全体的な方法論は、次の2つの段階で構成されています。1) 健全な比較のために類似マシンをグループ化するフリートクラスタリング。2) 個々のマシンとフリートの特徴との類似性を評価するローカルクラスタ障害検出。フリートクラスタリングの目的は、類似した構成または動作条件を持つ作業ユニットをグループに集約して健全な比較を行い、グローバルモデルを確立できない場合にローカル障害検出モデルを作成することです。ピアツーピア比較方法論の枠組みでは、マシンツーマシンネットワークは、異なる作業ユニット間で瞬時に情報を共有できるようにするために不可欠であり、フリートレベルの健全性管理技術の基盤となります。
クラスタリングアプローチを使用したフリートレベルの健全性管理は、3 つの分散型風力発電所の風力タービン群で検証された後、風力タービンの健全性監視への応用で特許を取得しました[ 38 ] 。 [ 39 ]固定または静的なモードを持つ他の産業機器とは異なり、風力タービンの動作状態は風速やその他の環境要因によって大きく左右されます。マルチモデリング手法はこのシナリオに適用できますが、風力発電所の風力タービンの数はほぼ無限であり、実用的な解決策とはならない可能性があります。代わりに、ネットワーク内の他の類似のタービンから生成されたデータを活用することで、この問題を適切に解決し、局所的な故障検出モデルを効果的に構築できます。[ 38 ] [ 40 ]で報告された風力タービン群レベルの健全性管理の結果は、風力タービンネットワークにクラスタベースの故障検出手法を適用することの有効性を示しました。
多数の産業用ロボットの故障検出は、故障検出モデルの不足や動的な動作条件など、同様の困難に直面します。産業用ロボットは自動車製造において重要であり、溶接、マテリアルハンドリング、塗装などさまざまな作業を実行します。このような状況では、継続的な生産を確保し、ダウンタイムを回避するために、ロボットのメンテナンスが重要になります。従来、すべての産業用ロボットの故障検出モデルは同様にトレーニングされていました。トレーニングサンプル、コンポーネント、アラーム制限などの重要なモデルパラメータは、機能の違いに関係なく、すべてのユニットで同じに設定されています。これらの同一の故障検出モデルは、故障を効果的に特定できる場合もありますが、多数の誤報により、ユーザーはシステムの信頼性を信頼しなくなります。しかし、マシンネットワーク内では、同様のタスクまたは動作モードを持つ産業用ロボットをグループ化できます。クラスタ内の異常なユニットは、トレーニングベースまたは瞬間的な比較によってメンテナンスの優先順位を付けることができます。マシンネットワーク内のこのピアツーピア比較手法は、故障検出の精度を大幅に向上させることができます。[ 39 ]
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)