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OPC UA とは

Empressと菱洋エレクトロが提供するIIoTソリューション

インダストリー4.0や、インダストリアルIoT(IIoT)などスマート工場化による工場内でのIoT活用が広がる中で、弊社はEmpress Software Japan社と連携し、近年最も注目されている通信プロトコル「OPC UA」をベースとしたプラットフォームなどIIoT向けソリューションをワンストップで提供しています。

概要

産業量プロトコル「OPC UA」(OPC Unified Architecture)。製造業のデジタル化を目指すドイツの国家プロジェクト「インダストリー4.0」でも推奨されているこのプロトコルは、機械・設備がインターネットとつながる従来のIoTだけでにとどまらず、機械同士や生産システムなどが人を介さず連携することで自律的生産を実現する技術です。

ここでは、OPC UAとは一体何なのか?その特徴やOPC UAを導入するための重要な概念、構築するうえでの要点をまとめています。

>OPC UAとは

>OPC UAの広がり・市場動向

>OPC UA導入のメリット

>情報モデルとは

>各業界が策定しているCompanion Specの例

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※ブラウザーの問題により資料ダウンロードページにアクセス出来ない場合は、こちらへアクセス願います。

 

OPC UAとは

OPC Unified Architecture(OPC UA)は、OPC Foundationによって開発された、産業オートメーション用の通信プロトコル(I/F)です。

インダストリー4.0は、標準通信プロトコルとして「OPC UA」を採用。異なるメーカーの製品や異なるOSをまたがってデータ交換を可能にしています。

OPC UAの基本理念は、「つなげる」「伝える」「安全に」「活用する」です。

 

<特長>

  • 堅牢なセキュリティを持ち、高信頼性のコミュニケーション(データ交換)を実現
  • プログラミング言語に縛られないクロスプラットフォーム環境
  • データに付随する情報(データの意味)も合わせて伝達することができる(情報モデル)

 

<採用が見込まれる主要な産業>

製造業(スマートファクトリー)、プロセス制御、産業用ロボット、製薬、石油、ガス、ビルディングオートメーションなど

 

OPC UAの広がり・市場動向

<ワールドワイド>

現在、4,200社以上のベンダーが、1,700万以上のアプリケーションで使用される35,000以上のOPC UA対応の製品を販売しています。

  • 米国製造技術協会が推進しているMTConnectがOPC UA Version 1.04からOPC UAのCompanion Information Modelになりました。
  • 中国は、国家標準GB/T 33863としてはOPC UAを採用。中国はドイツ、米国以外でOPC Test Labを持っています。
  • 韓国ではIndustirie 4.0に対応した製造業イノベーション3.0(MII3.0)に基づくスマートファクトリーを追求し、OPC UAはOT(オペレーショナルテクノロジー)とIT(情報技術)を接続するための産業標準として使用されます。
  • インドネシア、ベトナムではPLCのプログラムを作成する場合、OPC UAのCompanion Information Model であるPLCopenに準拠し始めています。

 

<日本>

プラスチック成形機、ロボット、NC工作機、外観検査、包装などの産業機器に採用、また製造業の工場への採用が拡大しています。特にプラスチック成形市場においては、周辺機器を含めOPC UA(情報モデル:EUROMAP)の細分化が進んでいます。一方、石油、エネルギー、水処理などの社会インフラにも採用されています。

 

■あらゆる階層への広がり

OPC UAは、ITとOTの繋ぐだけでなく、デバイスやコントローラなどのフィールドレベルにも普及し始めています。

※図はOPC Foundationの資料より抜粋

 

OPC UA導入のメリット

①総合的なコスト削減

  • 特定企業に依存しない為、豊富なエコシステムを利用することで総合的なコスト削減を実現
  • MES、SCADAなどの上位システムとの接続に特別なシステムインテグレションが不要
  • 大規模システムに対応可能なスケーラビリティを実現(Pub-Sub通信)

②省人化、無人化

  • 機械と機械、機械と上位システムをつなぐことで省人化、無人化を実現
  • 一つ一つのデータに意味を持たせることで、Plug & Workを実現
  • 情報モデル、コンパニオンスペック

③セキュリティを担保

  • 証明書によるClient/Server間通信、最高レベルの暗号化「Basic256/SHA256」

 

情報モデルとは

OPC UAはデバイス・機器同士がデータ交換し、相互に「情報」と「振る舞い」を理解することで、自動で通信が出来るようになります。この「情報」と「振る舞い」を伝える枠組みが情報モデルです。つまり、一つ一つのデータに意味を持たせることでPlug & Workを実現します。

※1 Companion Information Model(コンパニオンスペック CS)とは、ドイツ機械工業連盟など各業界団体が策定する 情報モデルを構成する枠組みです。

※2 Vender Specific Extensionsとは、コンパニオンスペックを元に各社開発、インスタンス化する部分です。

 

Empressのコンサルティング・技術サポートは、Vender Specific Extensionsの構築支援や受託サービスを提供しています。

 

各業界が策定しているCompanion Specの例

業界団体 Companion Spec 市場
VDMA ドイツ機械工業連盟 OPC UA for Machinery 産業機器
Euromap プラスティック成形
Robotics ロボット
Machine Vision マシンビジョン
Surface Technology 表面処理
PowerTrain 動力、駆動
Machine Tools 工作機
Waiting Technology
EoAT End-of-Arm Tools

WS

(Weihenstephan Standards)

Weihenstephan Standards 食品加工・梱包

OMAC 

Machine Automation and Control

PackML/PackTags 包装・梱包

IEC 

International Electrotechnical commission

IEC61850 変電所・電力ネットワーク

ZVEI 

(ドイツ電気・電子工業連盟)

I4AAS 設備管理
BACnet Interest Group BACnet ビルオートメーション
HKI industorial association HKI 業務用キッチンシステム

AIM 

(Advancing Identification Matters)

AIM OPCF AutoID AutoID processes

ドイツ機械工業連盟(VDMA)が策定している、EUROMAP、Robotics、Machine Tools、Machine Visonなどが進んでおり、それぞれの機械に実装されています。特にEUROMAPにおいて、周辺機器ごとに細分化されたCompanion Specの策定が進んでいます。

また、情報モデルは業界で策定するものだけでなく、ベンダー独自に開発する「自社独自モデル」として活用する事例もございます。

 

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