UNSで変革する産業データ統合
統合ネームスペース（UNS）
4分
従来のパデューモデルから階層のない「ティアレス／レイヤレス」モデルへの移行は、産業デジタルトランスフォーメーションの分野において深く議論されてきたテーマです。この分野のほぼすべてのベンダーが、以下に示すような図を用いて説明を行っています。
企業のあらゆる階層のシステム、設備、そして人員が、単一の真実のソース（Single Source of Truth：SSOT）とシームレスに相互通信し、これまでにないデータの流動性と相互運用性を実現する。私たちはそのような未来を目指しています。
しかしながら、現在の商用ソフトウェアに普及しているRESTful API、肥大化したOPCスタック、煩雑なETLプロセス、SQLベースのソリューションといった従来のITツールでは、この「単一の真実のソース」の実現は依然として困難なままです。
（OPC Foundation公式資料より引用）
2015年頃、北米のIIoTエキスパートであるウォーカー・レイノルズ（Walker Raynolds）氏は、メッセージブローカーを中核とした3階層アーキテクチャの構築を提唱し始めました。同氏がこの実践方法をコミュニティ内で発信したところ、そのシンプルかつ無駄のないアプローチは驚くほど高い効率性を示しました。結果として、この手法はコミュニティ内で急速に普及し、一部の先進的な企業にも採用されることとなりました。
UNS構築の核
実務において、UNSの核心となるのはMQTTブローカーです。簡単に言えば、UNSによって、データソースとデータ消費者の双方が中央のMQTTブローカーに対して双方向のサブスクリプションを行うことが可能になります。
UNSの構築方法
1. データモデリングフレームワークとMQTTトピックの定義
MQTTトピック形式の定義には、ISA95 Part 2やSparkplug Bといったスキーマが広く採用されています。前者は企業レベルのデータ統合に、後者はデバイスレベルのデータ統合に用いられます。このプロセスにおいては、方法論と事前の調査が極めて重要です。
2. データ処理とコンテキスト化
例えば、ゲートウェイ経由で熱電対を接続する場合、ゲートウェイ自体が定義したペイロード（例：整数値「00355」）が送信されます。この値「00355」は「35.5℃」に対応しています。これを利用可能なデータにするには、ツールを使用して「00355」を「35.5」に変換し、JSONペイロードを再構成した上でMQTTブローカーにパブリッシュ（送信）する必要があります。この一連の処理は、通常IIoTプラットフォームやNode-REDなどのソフトウェアが担います。
3. 接続の確立（サブスクライブ ＆ パブリッシュ）
MQTTブローカーでトピック（例：Site1/Unit1/ThermoCouple1）を定義し、前ステップの熱電対データをNode-REDからこのトピックにパブリッシュします。この熱電対のリアルタイムデータを必要とするシステムは、このトピックをサブスクライブ（受信）するだけでデータを取得できます。
これら3つのステップを完了することで、最もシンプルなUNSが構築されます。この手法により、各種ソフトウェア層の間でリアルタイムなデータ交換が可能になります。
UNSの特徴
シンプルかつ軽量
これはUNSの最も重要な特徴です。
UNSは、わずか1,000語程度の記事でその全容を包括的に説明できます。これに対して、OPC UAのコンパニオン仕様を詳しく説明するには1万語を要し、IIoTプラットフォームの場合、その時点ではまだ序文を読んでいる段階かもしれません。
MQTTブローカーのデプロイと接続は、Kepwareを使用するよりもはるかにシンプルです。これが、Mosquittoがホームオートメーションで広く使用されている理由です。
イベント駆動・エッジ駆動
MQTTブローカーをベースとしたUNSは、典型的なイベント駆動型アーキテクチャです。イベントの発生を契機にアクションを実行するというコンセプトを活用することで、産業用アプリケーションの定義と開発を容易にします。
MQTTペイロードは汎用的に受け入れられるため、パブリッシャーはメッセージやロジックをいつでもカスタマイズおよび変更できます。これにより、主体性とデータ処理がUNSにアクセスするデバイスやノードに分散されます。Node-REDのようなエッジレベルのデータツールと組み合わせることで、企業はセキュリティ、パフォーマンス、耐障害性を損なうことなく、UNSを大幅に拡張できます。
例外レポート（Report by Exception）
制御システムやソフトウェアシステム内の多くのデータは、長期間にわたって変化しません。定期的なポーリングを行う従来の方法では、帯域幅の浪費につながります。大企業では、こうした浪費がエスカレートし、単一の統合データソースの構築を阻む要因になります。しかし、UNSは「例外レポート」の仕組みを可能にし、私たちの課題を大幅に解決します。
高度なスケーラビリティ
商用ブローカーであるEMQXとHiveMQの2社は、自社製品をクラウドネイティブ基準にまで洗練させています。MQTTアドレスに接続する際、その背景には高可用性クラスターが存在している可能性があります。これは、レイヤード化、高可用性、そしてスケーラビリティへのトレンドと一致しています。
リアルタイム・スナップショット
前述の通り、UNSに含まれるのはリアルタイムデータのみです。産業用データ統合において、履歴データの活用には当然ながらOLTPとOLAPが伴います。
次のステップ
次回の記事では、オープンソースの時系列データベースとNode-REDがこの課題にどのように革新的なアプローチをもたらしているか、そしてBalenaの「MINGスタック」と合わせて解説します。
現在、Gartner、SAP、ARC、Wiproなどの大企業やサプライヤーが統一ネームスペース（UNS）について議論を始めています。しかし、この手法を実際に実装し、製品化しているのはスタートアップ企業です。
その俊敏性とシンプルさにより、統一ネームスペース（UNS）はいずれ、煩雑で老朽化したOPCに取って代わるでしょう。小さくとも情熱と粘り強さを持つチームは、机上の概念作りに終始する大企業を凌駕することができます。
これこそが、デジタル時代における新たな潮流です。
