OPC UA Solution

産業ネットワーク向けソリューション

マクニカでは工場のデータ見える化、利活用により、製造現場の稼働状況の遠隔監視、自動帳票、異常検知を可能にし、製造工程の効率化、作業員の工数削減を実現します。
工場内設備のあらゆるデータからその利活用/見える化までマクニカはワンストップで提供します。

マクニカOPC UA ソリューションは、スマート・ファクトリーに代表される次世代産業システムに最適なソリューションです。 通信網として扱いやすく安価に敷設できるイーサネット(Ethernet)をベースとし、汎⽤のPC やIoT デバイスへソフトウェアをインストールするだけで、産業機器に求められる安定した⾼品質の産業ネットワークを構築できます。他の産業ネットワークに⽐べ、⾼いコスト・パフォーマンスを実現できるだけでなく、複数の拠点の統合や、広⼤な⼯場全域の監視など、様々な要件を解決できます。

産業ネットワークにおけるOPC UAの特徴

今日に至るまで、産業ネットワークは様々な規格が提唱されてきました。マクニカOPC UAソリューションの核となる、OPC UA(Open Platform Communication Unified Architecture)は2006年に標準化された規格です。OPC Foundationが策定している産業機器のデータ交換通信プロトコルで、Industry4.0の必須プロトコルです。

産業ネットワーク規格は多種多様で比較資料も多くありますが、その中でOPC UAはイーサネット・ベースの通信規格として、他の産業ネットワーク規格と「イーサネット」として比較され、OPC UAが正しく認知されないケースが多く見られます。このページでは多くの規格が乱立する産業ネットワークの課題に役立つOPC UAの特徴をご紹介します。貴社に最適な産業ネットワークを選定するための資料として是非ご活用ください。

  • イーサネットの利便性・拡張性による
    設置のしやすさ

  • セキュリティを含んだ安全な通信

  • 様々な産業機器に対応できる
    最適な通信データサイズ

  • 専用機器を必要としない
    高コスト・パフォーマンスの実現

  • イーサネットの利便性・拡張性による敷設のしやすさ

    OPC UAはイーサネット・ケーブルと汎用イーサネット装置による汎用通信網をベースとします。イーサネットは、広大な工場においても安定して通信可能な長距離ネットワークを構築できるため、1000台を超える機器も簡単に統合できます。また、ツリー構造の管理にも向いているため、部門ごとの管理をはじめ、上位の工場が部門ごとの情報を統合し監視するシステムなど、柔軟かつ大規模な管理にも適しています。

    多くのお客様から挙がる課題

    既存の産業ネットワークの場合、接続する機器の台数を増やしていくことが難しい規格も多く存在します。
    また、接続形態(トポロジー)による拡張性の制約や、ケーブルの敷設距離の制約により、工場全体や拠点間通信を実現できないといった課題が見受けられます。

    様々な産業機器に対応できる最適な通信データサイズ

    近年、産業機器が扱う情報は、温度情報などの計測数値の他、検査装置などが撮影した画像や音声といったマルチメディア・データも急増しています。OPC UA規格は、システムの管理に必要な小さな数値情報はもちろん、マルチメディア・データの転送にも対応しています。そのため、OPC UA規格を採用することによって、より多彩な機器のオンライン化をはじめ、様々なフィールド要件にも柔軟に対応することができます。

    多くのお客様から挙がる課題

    既存の産業ネットワークには、ON/OFF制御や、OK/NGの通知、ミッション・クリティカルを意識した設計により、512Byte以下の通信に限定される規格もあります。
    こうした規格は、検査機などが必要とする画像データ(数KB)などの転送に対応できず、独自規 格を取り入れる結果となり、接続や品質の検証が煩雑になることもあります。

    専用機器を必要としない高コスト・パフォーマンスの実現

    OPC UAはイーサネット・ケーブルと汎用のイーサネット装置をベースとし、通信用のネットワーク・デバイスも一般的なPCに搭載されるイーサネット・カードを利用できます。
    特殊な装置を必要とせず、一般的な産業PCや小型のIoTボードに代表される安価なデバイスを簡単にOPC UAネットワークへ参加させること(オンライン化)が可能です。こうした接続性により、モニタリング・システムに汎用PCを導入することはもちろん、産業機器自体のネットワーク・インターフェースも簡単に追加できます。
    OPC UA規格は、生産設備の高コスト・パフォーマンス化を実現します。

    多くのお客様から挙がる課題

    イーサネット・ケーブルを利用した従来の産業ネットワークは、専用のネットワーク・デバイスを必要とする規格も多くあります。 ネットワークの敷設は安価に済みますが、専用ネットワーク・デバイスにより個々の産業機器やモニタリング装置が高価となります。 そのため、オンライン化できる産業機器は比較的高価なものに限定されていました。

    マクニカOPC UAソリューション導入のメリット

    マクニカ OPC UAソリューションは、産業機器をはじめ、工場の設計・保守・運用といった365日24時間稼働し続ける生産設備に、Industry4.0/China2025の提唱する柔軟性と頑健性を統合した安価で安定した導入しやすい産業ネットワーク・ソリューションです。 産業機器メーカー様には、世界規格に準拠できる機器設計技術をご提供し、垂直立ち上げと世界市場との接続性を強力にサポートします。
    また、実際に工場を運用している、もしくは次期工場設備を検討中の工場管理者様には、Industry4.0/China2025といった世界水準のIIoT技術を貴社の工場へ柔軟に統合できるサ ービス・パッケージをご提案いたします。
    もちろん、ソリューションを構成するすべての製品は、マクニカが誇るOPC UA規格を熟知した技術者とパートナー企業によりサポートされます。
    そのため、ゼロベースからの産業ネットワーク設計であっても、安心してソリューションを導入いただけます。

    OPC UA規格を熟知した技術者がサポート

    マクニカOPC UAソリューションは、OPC UA規格や産業用ネットワークを熟知したマクニカの技術者だからこそ、お客様の課題にあわせた提案をご用意できることも大きな魅力です。

    マクニカは創業時から「技術商社」という理念を持ちます。この理念のもと、マクニカOPC UAソリューションは、取扱製品を取り巻くOPC UA規格、ならびに産業用ネットワークに関する知見を、製品とあわせてご提供いたします。
    さらに、マクニカでは、OPC UAソリューションの製品の一つである「マクニカOPC UAサーバーSDK」を開発している為、実践的かつ戦略的にOPC UA規格を熟知しており、標準規格による接続性・拡張性を保ちつつ、お客様に最適なご提案をお届けいたします。

    マクニカOPC UAソリューションの構成

    マクニカOPC UAソリューションは、主に2つの構成で提供しています。

    産業機器メーカー様向け
    • 産業ネットワーク対応機器の開発
    • 産業ネットワーク接続機能の追加
    • 産業ネットワークを介したモニタリングなど
    産業機器メーカー様向け
    OPC UAソリューション
    工場管理者様向け
    • 工場への産業ネットワーク導入
    • 拠点間ネットワークの構築
    • 規格の異なるネットワークの統合など
    工場管理者様向け
    OPC UAソリューション

    産業機器メーカー様向けOPC UAソリューション

    現在、産業機器開発は、世界中の機器と相互接続できる特長が求められます。これは、日本の機器を海外の工場へ設置(輸出)するケースや、日本の工場に世界中の最新設備が導入(輸入)されるケースによるものです。産業機器開発では、導入しやすい標準規格は重要です。 こうしたIndustry4.0時代の製品開発要求に対して、マクニカは、マクニカOPC UAサーバーSDKをご提供いたします。マクニカOPC UAサーバーSDKは、新規の産業機器開発はもちろん、既存の機器にネットワーク機能を拡張する開発にも、OPC UA規格という世界標準を簡単に導入できるソリューションです。

    OPC UAサーバーSDK

    OPC UAサーバーSDKは、2017年10月にプレスリリースした、産業機器 にOPC UA通信の機能を組み込むためのSDK(Software Development Kit)です。国内初の日本製OPC UAサーバーSDKとして、インテルCPUやArm Cortex-Aコアを内蔵する組み込みプロセッサ、CPUコア内蔵FPGAの上にOPC UA機能を構築できます。下記のような産業用制御PC(マクニカ製:アナログセンサターミナル)を利用することにより、従来の産業機器をオンライン化することができます。

    OPC UAサーバーSDKの生成するプログラムは非常に小さなフットプリント(RAM消費量)のため、多くの環境で軽量に動作します。抽象化されたインタフェースによる操作のみでコードを生成できるため、オープン・ソース・ソフトウェアに比べ、高い利便性を誇ります。 もちろん、OPC UAサーバーSDKの生成するコードは、OPC Foundationが提供するOPC UA CTT(Compliance test tool)の適合試験をクリア。2017年6月の日本国内インターオペラビリティテストにも参加しており、産業機器メーカー様は、確かな接続性を、マクニカOPC UAサーバーSDKを導入するだけで、簡単に入手できます。

    UA Monitor

    UA MonitorはOPC UAクライアント対応ソフトウェアです。広くつかわれているMicrosoft Excelを利用し、OPC UA機器との接続を実現。産業機器の監視や分析に最適なアプリケーションです。分析ツールであるExcelとの統合により、取得したデータの解析もExcelの知識のみで、簡単に導入・利用できます。

    機能特長

    • リアルタイムデータをセキュアにExcel へ取り込む!
    • 作成した画⾯と設定した通信状態を保存。復元が可能!
    • リアルタイムデータをセキュアにExcel へ取り込む!
    • 作成した画⾯と設定した通信状態を保存。復元が可能!

    工場管理者様向けOPC UAソリューション

    マクニカは、産業ネットワーク向けソリューションに、⼯場を設計・運⽤されている⽅に向けた工場管理者様向けOPC UAソリューションを提供しています。近年、工場の設計・運⽤は IIoT 化、Industry4.0/China2025 といった最新規格への追従が求められていますが、これらの導⼊は、⽣産性を維持しながら⼯場設備を更新しなければならないという、トレード・オフがあります。
    マクニカのOPC UAソリューションは⼯場設計・運⽤をより効率的に、保守コストも低減できるイーサネット・ベースの OPC UA 製品を多数取り揃えている為、こうした課題を解決できます。
    マクニカの提案する工場管理者様向けOPC UAソリューションには、ミッション・クリティカルで特注の⽣産設備と、⼀般的な産業機器を組み合わせた汎⽤的な⽣産設備の統合運⽤・相互運⽤できる、マルチプロトコル対応製品も含まれています。
    このような製品により、統合が困難とされていた複数の要件を統⼀的に管理することができる、柔軟で⾼度なご提案も可能です。是⾮、ご相談ください。

    Cogent DataHub

    Cogent DataHubは、WindowsベースのPC等にインストールできるOPC UAサーバー/クライアント対応ソフトウェアです。OPC UAをはじめとする複数のプロトコルに対応しており、様々な機器やサービスと簡単に接続することが可能です。つなげる、見せる、保存する、知らせるなど、M2M構築に必要な機能がパッケージ化されたリアルタイムデータ接続ミドルウエアです。

    機能特長

    • 任意のデータベースからのデータロギング
    • WebベースのHMI
    • OPC DA/ UAサーバー&クライアント
    • DDE/エクセル!
    • ブリッジング
    • アラーム/イベント通知、メール/ SMS

    iBress/BOX

    iBressは、OPC UAサーバー/クライアントに対応したマルチプロトコルHubゲートウェイです。OPC UAに対応したゲートウェイ機能は、国内外の複数の拠点のネットワークを結合、統一的な管理を実現します。また、iBressは、複数のプロトコルにも対応したマルチプロトコルHubゲートウェイのため、OPC UA以外の通信プロトコルの産業機器を、イーサネット・ベースの安価で拡張しやすいOPC UAへの変換も可能です。 iBressはマルチプロトコルHubとセキュリティ・クラウドにより、工場や工場内の産業機器・生産設備の遠隔監視に最適なソリューションです。

    機能特長

    • iBRESS/BOXはOPC UAのサーバー/クライアント機能を保有したゲートウェイ
    • 機器に繋いでOPC-Classic,Modbus,Ethernet経由のデータをiBRESS/BOXで集約してOPC UA化
    • 内部のアプリケーションで集約したデータの見える化も可能
    • 集約したデータに閾値設定を行い、アラートメールを送信するシステム監視の役割も実現
    • マルチプロトコルHubとなるiBRESS/BOXで工場間をつなげば相互にデータ連携が可能
    • iBRESS/BOX+iBRESS でつなげれば本社や海外でシステム監視が可能

    OPC UAサーバーSDKの利用準備と開発イメージ

    自社製品を産業ネットワーク化する際には、マクニカの「OPC UAサーバーSDK」が非常に便利です。
    OPC UAサーバーSDKを利用することにより、自社の制御機器に最適な通信機能を持った、OPC UA規格準拠の産業ネットワーク・インターフェースを簡単に実現できます。
    OPC UAサーバーSDKについて、まずは、OPC UAサーバーの開発の前に覚えておきたい用語。
    次に、SDKにより、開発できるOPC UA機能を説明いたします。また、掲載機能以外にも、OPC UAサーバーSDKを利用することにより、それぞれの産業機器や工場の環境に最適な機能を盛り込むことができます。 是非、一度お問い合わせください。

    OPC UAサーバーとOPC UAクライアント

    OPC UA規格では、産業機器側がサーバー、制御コンソール側がクライアントとなります。制御コンソールは、リモート化されたモニタリング装置や制御パネルなどを指します。 制御コンソール(クライアント)が、産業機器(サーバー)へ情報の取得リクエストを発行するため、このような役割名で呼んでいます。クライアントとサーバーを同一機器上に集約することにより、ゲートウェイの実現も可能です。

    OPC UA PubSubモデル

    加えて、OPC UAの定める他の通信モデルとして、サーバー(Publisher)が登録済みの購読者クライアント(Subscriber)へ情報を配信するPubSub通信モデルもあります(OPC UA規格 1.03 Part14)。

    OPC UA規格で定義されるインフォメーション・モデル

    OPC UA規格は、産業用ネットワークに必要となる下記の機能を提供しています。これらはOPC UAインフォメーション・モデルと呼ばれている、通信の基本思想です。それぞれの仕様は公式仕様書として読み込むにはボリュームが多く、かなりの時間を要しますが、マクニカのOPC UAサーバーSDKを利用することにより、直感的に各機能を活かした高機能なOPC UAアプリケーションを設計できるよう工夫されています。

    機能ブロック名 概要 OPC UA規格
    DA(Data Access) 産業機器へのデータアクセス OPC UA規格 1.03 Part8
    A&E(Alarms and Events) 産業機器に発生したイベントの通知 OPC UA規格 1.03 Part9
    HDA(Historical Data Access) タイムスタンプを含む履歴情報の参照 OPC UA規格 1.03 Part11
    CMDs(Commands : Programs) 産業機器上の機能(プログラム)へのアクセス OPC UA規格 1.03 Part10

    OPC UAサーバーSDKにより産業ネットワークに対応した機器を開発する

    OPC UAサーバーSDKを利用して、産業機器が生成したデータをOPC UAプロトコルで配信する流れをご紹介します。実際の現場で多く利用される機能を抜粋していますが、他にも便利な機能を豊富に提供しております。なお、データやアラートを取得するクライアントは、マクニカOPC UAソリューションに含まれる「UA Monitor」を利用しています。

    機器のセンサーデータ(小さなデータ)を配信する

    OPC UA規格は、既存の産業ネットワークと同様に、簡単に数値やフラグなど、小さなデータを転送できます。OPC UAインフォメーション・モデルではDAと呼ばれる機能ブロックに対応しています。ここでは、機器が取得したセンサー情報を、クライアントから取得するために必要な、産業機器側の設計と開発、クライアントからの取得方法をご説明いたします。

    機器のカメラ画像データ(マルチメディア・データ)を配信する

    OPC UA規格には、マルチメディア・データをはじめとする数KBのデータ転送にも対応しています。こちらも、OPC UAインフォメーション・モデルにてDAと呼ばれる機能ブロックに対応しています。ここでは、機器に蓄積された数KB程度の画像データを、クライアントから取得するために必要な、産業機器側の設計と開発、クライアントからの取得方法をご説明いたします。

    機器に発生したイベントを取得する

    OPC UA規格には「Alarm & Conditions」という、機器で発生したイベントやアラートをクライアントへ通知するサービスが定義されています。OPC UAインフォメーション・モデルにてA&Eと呼ばれる機能ブロックに対応しています。ここでは、機器に発生したアラート・イベントが発生した際に、クライアントが当該イベントの通知を受けるために必要な、産業機器側の設計と開発、クライアントの設定方法をご説明いたします。

    OPC UAソリューションに関するイベント情報

    マクニカは次世代の産業用ネットワーク普及のため、毎年多くの展示会にOPC UAソリューションを出展しております。今後のイベント・スケジュールはこちらです。内容の詳細、実際の課題に向けたご質問は、イベント会場はもちろん、お問い合せフォームより、いつでもご相談ください。

    APS SUMMIT 2018 APR:OPC UAサーバーSDKの概要とその魅力

    APS SUMMIT 2018 APR(2018年3月27日)にて、マクニカの提供する産業ネットワーク向けソリューションの全容と、OPC UA導入のメリット、OPC UAサーバーSDKを利用した産業機器開発まで、ご紹介した内容です。また、関連する取材記事も以下にて配布しております。是非、ご覧ください。

    雑誌「機械と工具」に弊社の記事が掲載されました10分でわかる!マクニカのOPC UAサーバーSDKとは。(PDF形式:APSマガジン Vol.16 2018年3月発行)