Microsoft Cloud for Manufacturing のデータ モデル (プレビュー)
製造データ ソリューションは、製造内の複数のドメインからのデータの管理と分析に役立ちます。 これらのドメインは、設計とエンジニアリング、サプライ チェーン計画、運用管理、エネルギーと持続可能性の管理、製品原価計算、流通管理などのバリュー ストリームにわたります。 製造データ ソリューションは、オープンな業界標準のオントロジーとモデルを使用して、このビジョンを段階的に実現します。
製造データ ソリューションの最初のターゲット領域は、製造オペレーション管理 (MOM) です。 このドメインは、生産担当者がデータに基づいて意思決定を行い、業務の効率を向上できるようにサポートします。
製造データ ソリューションの目的は、運用技術 (OT)、情報技術 (IT)、エンジニアリング技術 (ET) に渡る様々なシステムからの顧客のデータを調和させることです。 これにより、相互運用性と統一された消費エクスペリエンスが実現します。 製造データ ソリューションは、次の方法でこの目標を達成することを目指しています。
各ドメインを最もよく表すオープンな業界標準に基づいた一貫したデータ モデルを定義します。 この方法により、異なるシステムからのデータを一様に表現できます。 業界データ モデルは、採用実績のあるオープン スタンダード ベースのモデルを使用しているため、相互運用性の問題も解決します。 このモデルにより、あなたとパートナーは基礎となるセマンティクスをすでに理解していることが保証されます。 また、セマンティック モデルによりローコード消費アプローチが可能になるため、一般ユーザーやドメイン エキスパート ペルソナのデータ アクセスが民主化されます。
データ モデルを使用してセマンティック ナレッジ グラフをキュレートします。 ナレッジ グラフは、オープン スタンダードからエンティティと リレーションシップ を採用しています。 必要な接続と文法を提供し、生成 AI ベースのアシスタントがデータ内の意味を導き出し、相関関係を見つけ、因果関係と推論のパターンを導き出すことを支援します。
製造データ モデルは、MOM の主要業界標準である ISA95 (IEC 62264) 標準に基づいています。 このモデルは、製造実行システム (MES) と、生産、品質、保守、在庫管理のための多くの現場システムの基礎となります。
次のセクションでは、製造データ ソリューションの ISA95 ベースのデータ モデルについて詳しく説明します。
共通およびリソースデータモデル
製造データ モデルは、ISA95 仕様のパート 1 およびパート 2 に基づく共通データ モデルとリソース データ モデルをカバーします。 これらのデータ モデルは、次のような基本的な質問に答えることで、あらゆる製造活動のコンテキストを提供します。
- アイテムを生産するには、どのような材料、設備、または人的スキルが必要ですか?
- 各リソースはどれくらい必要ですか?
- どこで生産できますか?
一般的なモデル
共通データ モデルは、特定の共通パターン (階層の例) または空間や 場所データ を記述するモデルを記述します。
階層スコープ
階層スコープは、交換された情報が役割ベースの機器階層内のどこに当てはまるかを識別します。 情報に関連するサイトやエリアなど、交換される情報の範囲を定義します。 階層スコープは、ロールベースの機器階層内の関連インスタンスを識別します。
空間の定義
空間モデルは、製造操作が実行される場所を指定します。 空間定義は、計画/スケジュール、実績、リソース、分析のために、0 次元のポイント、1 次元の線、2 次元の形状、または 3 次元のソリッド地理空間 場所データ を伝達する手段を提供します。 空間定義は、値と定義済みの座標参照系を識別します。
運用の場所
運用場所とは、リソースが配置されている、または配置されることが予想される工場内の論理的または物理的な領域を指します。 運用拠点は、より小規模な運用拠点から構成される場合があります。
リソースモデル
リソース データ モデルは、製造におけるあらゆる操作ステップを実行するために必要な論理リソースまたは物理リソースを記述します。 これらのステップは、生産、品質、在庫、または保守業務に関連している可能性があります。
リソース データ モデルには、機器 (論理階層として表現)、特定のスキル セットを持つ人員、材料 (特定のプロパティと対応する在庫情報を含む)、および物理資産が含まれます。 リソース データ モデルには、生産、保守、品質、または在庫部門で製造関連のアクティビティを実行するために必要な一連の手順とその リレーションシップ を記述するプロセス セグメント形式のプロセス定義ビューも含まれます。
役割ベースの機器情報
このモデルには、特定の機器と機器のクラスに関する情報が含まれています。 この情報は、製造シナリオで使用される階層モデルを構築するために使用されます。 役割ベースの機器の場合、機器レベル属性で指定される定義済み機器レベルは、エンタープライズ、サイト、エリア、作業センター、作業単位、プロセス セル、ユニット、生産ライン、生産単位、作業セル、保管ゾーン、および保管ユニットです。 ロールベースの機器は、機器の物理的な製造元やモデルではなく、その論理的な機能を定義します。
次の図は、備品階層を示しています。
物理的な資産情報
このモデルには、企業内で物理資産として管理され、多くの場合特定のシリアル番号を持つ物理的な機器に関する情報が含まれています。 機器モデル内のオブジェクトは機器の役割を定義し、物理資産モデル内のオブジェクトは機器の物理資産 ID とプロパティを定義します。
婚姻情報
このモデルは、品目クラス、個々の品目定義、および在庫/ストック関連情報に関連するマスター データを 1 つの統合フレームワークに統合します。 材料情報には、原材料、完成品、中間材料、消耗品の在庫が含まれます。 計画または実際の材料に関する情報は、材料ロットおよび材料サブロット モデルに含まれています。 材料クラスは、材料を論理グループに整理するために定義されます。 次の図は、モデルの関連部分の一部を示しています。
個人情報
このモデルには、特定の人員、クラス、資格に関する情報が含まれています。
プロセス セグメント情報
プロセス セグメント モデルは階層型モデルであり、製造アクティビティの可視性を必要とするビジネス プロセスが複数存在する可能性があるため、製造プロセスの抽象化の複数のレベルを定義できます。
プロセス セグメントは、ビジネス プロセスに表示される製造アクティビティの最小要素です。 これは、製造業務ステップを実行するために必要な人的リソース、設備リソース、物理的資産リソース、および資材の論理的なグループです。 製造オペレーションステップは、生産オペレーションステップ、在庫オペレーションステップ、保守オペレーションステップ、および品質オペレーションステップである場合があります。
プロセス セグメントは、必要な人員、機器、物理的資産、および材料のクラスを定義し、必要な特定の機器などの特定のリソースを定義する場合もあります。 プロセス セグメントでは、必要なリソースの量も定義できます。 次の図は、リソース モデルの他の部分にリレーションシップ を示すプロセス セグメントの代表的な部分を示しています。
これらの共通データ モデルとリソース データ モデルを組み合わせることで、"何を"、"どこで"、"どのように"、"誰が"、"何を使用して" という質問に対する回答が提供され、あらゆる製造プロセス ステップ (セグメント) がコンテキスト化されます。
運用モデル
運用モデルは、生産工場内で行われる製造活動と企業の他のビジネス システム間のインターフェースを扱います。 次の図に示すように、製造オペレーション活動の 4 つのカテゴリに対応する製造オペレーション情報の 4 つのカテゴリがあります。
さらに、全体的な情報キャプチャをサポートする他の2つのモデルがあります。
オペレーション スケジュール (リクエスト) 情報
このモデルは、ビジネス システムから受信した計画オーダーと生産オーダーの詳細を示します。 通常、1 つ以上のアクティビティ カテゴリ内で作業を実行するための要求に関する情報が含まれます。 どのような生産、保守、テスト、または材料の移動を行うか、いつ行うか、いつ期限が来るか、またどのようなリソースを使用するかを定義します。 リソース モデルへの参照を使用して、リソースとプロパティを識別します。 次の図は、オペレーション スケジュール モデルの関連部分を示しています。
オペレーション パフォーマンス (応答) 情報
このモデルは、1 つ以上のアクティビティ カテゴリ内で実行される作業に関する情報を提供します。 オペレーション パフォーマンスは、スケジュールの実行によって送信される情報を定義します。 どのような生産、保守、テスト、または材料の移動を行ったか、いつ行ったか、いつ期限が来るか、またどのようなリソースを使用したかを定義します。
オペレーション能力情報
このモデルは、1 つ以上のアクティビティ カテゴリ内で実行する能力に関する情報を提供します。 オペレーション機能は、特定の期間に生産、保守、テスト、または資材の移動に使用できる機能と容量を定義します。 また、特定のプロセス セグメントを実行するために使用できる機能も定義します。
オペレーション定義情報
このモデルは、1 つ以上のアクティビティ カテゴリ内で実行する能力に関する情報を提供します。 オペレーション機能は、特定の期間に生産、保守、テスト、または資材の移動に使用できる機能と容量を定義します。 また、特定のプロセス セグメントを実行するために使用できる機能も定義します。
オペレーション イベント モデル
MES システムおよび他の多くの製造現場システムは、イベント情報 (例: 注文が処理された、材料の消費量 x KG など) を生成します。 操作イベント モデルはこれらのイベントをキャプチャし、リンクします。 階層スコープを介してリソース モデルにアクセスします。 計画外のイベント (計画外のダウンタイムなど) や工場制御システムからのアラートの多くも、運用イベント モデルを介してキャプチャされ、渡されます。
オペレーション テスト モデル
MOM 情報には、現場でのテストまたは実験情報管理システム (LIMS) での独立したテストを通じて生成された品質テスト データが含まれます。 オペレーション テスト モデルは、テスト計画 (テストの内容、パラメーター) とそれらのテストの結果を取得します。 オペレーション テスト モデルは、リソース モデルや操作モデルを含む、他のすべての「テスト可能な」オブジェクトにリンクされます。 たとえば、テストの仕様と結果は、機器、材料とそのサンプル、注文またはスケジュール内のプロセス手順、さらには担当者 (認証) にリンクできます。
作業モデル
作業モデルは、MES のアクティビティ間で交換される最も細かいレベルの情報をカバーします。 次の情報モデルは作業モデルの一部です。
リソース関係ネットワーク: このモデルは、リソース管理および定義管理アクティビティのタスクによって作成されます。
作業定義:
作業マスター: このモデルはエンジニアリング アクティビティによって作成され、定義管理アクティビティのタスクによって管理されます。
作業指令: このモデルは、実行管理アクティビティのタスクによって作成されます。
作業スケジュール: このモデルは、詳細スケジュール アクティビティのタスクによって作成されます。
ジョブ リスト: このモデルは、ディスパッチ アクティビティのタスクによって作成されます。 ここで、ジョブ リスト内のエントリを参照するときに、ジョブ オーダーの代わりにジョブという用語が使用されることがあります。
作業パフォーマンス: このモデルは、アクティビティ追跡のタスクによって作成されます。
作業能力: このモデルは、リソース管理アクティビティのタスクによって作成されます。
作業マスター能力: このモデルは、リソース管理アクティビティのタスクによって作成されます。
作業アラート: このモデルは、MES アクティビティ リスト内の任意のアクティビティによって作成される可能性があります。
作業カレンダー: このモデルは、MES アクティビティ リスト内の任意のアクティビティによって作成される可能性があります。
すべてのデータ モデルがどのように組み合わされるか
次の図は、ISA95 標準に基づいてこのすべてのデータ モデルを組み合わせたものです。
3 つのセクションは次のとおりです。
リソース モデルを介して取得された製造のマスター データまたは参照データ。これにより、あらゆる製造操作ステップのコンテキストが提供されます。
MOM が業務システムと操作データを交換するインターフェース データ。
通常は MES システム内の MOM アクティビティ内で交換される下位レベルの作業データ。
これらのモデルを組み合わせることで、企業の MOM ドメインを、あらゆる詳細と階層レベルとともに統一的にモデリングできるようになります。