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OPC UAの基礎知識

OPC UAとは？

OPC UA（OPC Unified Architecture）は産業オートメーションなどの業界で、安全で信頼性の高いデータ交換を行うために策定されたオープンな通信規格です。 OPC Foundationによって作成され国際的な標準規格（IEC 62541）になっています。単なる通信プロトコルではなく、情報を伝える枠組みとして機能します。

グローバルでの普及

ドイツのモノづくり革新プロジェクト「インダストリー4.0」で推奨通信プロトコルとして指定され、急速に普及しました。
欧州では、工場内におけるITとOTの連携部分においてOPC UAの採用は既にデファクトスタンダードとなっています。
中国でも「中国製造2025計画」の実現に向け、デジタル工場の相互接続ネットワークの構築のため、OPC UAは国家規格として推奨されています。
日本国内でも2017年後半から徐々に導入が進み、今後加速が見込まれています。

OPC UAのメリット

	工場内の多様な機器やシステムの異なるプラットフォームなどに依存せず通信することができ、機器と機器、機器とシステムをシンプルな仕組みで接続することが可能です。
	『情報モデル』により、単純なデータ交換プロトコルではなく、ふるまい・動きといったデータを付随して伝達することができます。それにより機器同士が連携し動く仕組みをつくることができます。
	ファイアウォールとの親和性に優れたプラットフォームで、さまざまな暗号化レベル、認証、監査、ユーザー制御に対応します。

情報モデル

情報モデルとは？

情報モデルとは情報を伝える枠組みです。情報モデルを導入していない場合、FA機器同士の通信はベンダーごとにパラメータが異なります。そのため、情報伝達するために人手が必要になりますが、情報モデルを導入することで、FA機器同士が会話できるようになり、人間が介在することなく情報伝達が可能になります。

情報モデルの構造

1層目のMeta Model, 2層目のBuilt-in Information Modelは業界問わず使われる規則および共通情報です。
3層目は各業界の標準化団体で策定される重要なレイヤーで、Companion Information Modelと呼ばれます。ドイツ機械連盟、ドイツ自動車工業会など権威ある団体が作成します。
4層目はベンダが独自に作成するレイヤーでVendor Specific Extensionsと呼ばれます。

さまざまな標準化団体との共創

さまざまな標準化団体とOPC UA foudationのコラボレーションにより50を超えるワーキンググループが形成され、Companion Information Modelが続々と登場しています。

OPC UAの導入事例

自動車工場での生産実績データ集計

FA機器からNC独自のプロトコルで取得した計測データを産業用PCでOPC UAに変換し、上位システムで取得します。
ヨーロッパ、米国、中国の各工場では、現地で調達したFA機器を使用していますが、OPC UA化されたシステムは、異なるFA機器を使用する海外工場でもそのまま使用可能です。

基盤検査装置の自動化/レシピ管理/機器管理/AGV制御

MESはOPC UAコンバーターを介し、基盤検査装置に対して検査命令、検査レシピを発行します。検査結果はOPC UAコンバーターを介してMESにアップロードされ、MESは検査結果をデータベースに登録します。
OPC UAコンバーターは半導体検査装置を制御するだけではなく、検査工程内でAGVの搬送の制御も実装されています。

OPC UA導入への課題/ハードル

OPC UAの導入に際して何から始めればよいかがわからない

初期段階からご相談を承ります。個別説明会・相談会等も実施しますので、お気軽にご依頼ください。

データの受け渡しに必要なOPC UA Server、OPC UA Client等、最適なシステム構成を検討したい

OPC Foundationの認証を取得したOPC UA Server、Clientを始めとした製品をご提供します。また、システム構成につきましてもご提案可能です。

独自プロトコルや他のプロトコルで通信する既存のFA機器や蓄積されたデータをOPC UA対応させたい

OPC UA Convertorなどのツールを用いて、OPC UAへの変換が可能です。

情報モデルの理解が難しい（仕様が読めない / 構築の仕方がわからない）

SRAでは、情報モデルに関するコンサルティングや技術サポートで、設計から実装までご支援します。
情報モデルは、ノードとそれに付随するVariableなどのメタデータ、ノード間の関連を表すReferenceなどのOPC UA固有の構成要素を理解した上で各ノードを適切に定義して適切に構成する(組み合わせる)ことが必要とされます。そしてこれらを仕様として表し、最終的にXML形式の Information Modelを作成するスキルも必要になります。

OPC UAのクライアントアプリケーションを開発したい

SRAはソフトウェア開発において豊富な経験があります。OPC UAデータを取得して扱うクライアントアプリケーションの開発もおまかせください。

OPC UA導入支援

OPC UAソリューション

OPC UAでの接続方式

実機にOPC UA Serverを実装。上位システムが持つClientとの間で直接OPC UAでのデータ交換を行う。

実機から出力される従来のプロトコルをコンバーターでOPC UAに変換し、OPC UAで上位システムとのデータ交換を行う。

ブローカーレスのUDPマルチキャストを使用したPubSub通信によりデータ交換を行う。

SRAが提供するOPC UA導入支援ソリューション

SRAでは、国内におけるOPC UAのリーディングカンパニーであり、世界でも数社しかないOPC UA SDKベンダーであるEmpress Software Japan社とパートナー契約を結び、Empress製品を販売しています。また、Empress社のバックアップを受け、コンサルティングや技術サポート等のサービスを提供しています。

Empress iData OPC UA Server SDK

OPC UAバージョン	OPC UA version 1.04
OPC UAトランスポート	OPC UA TCP Transport, UA Binary Encording, UA Secure Conversation
OPC UAセキュリティ	セキュリティポリシー： Basic128Rsa15,Basic256,Basic256Sha256, AES128_Sha256_RsaOaep,AES256_Sha256_RsaPss 認証方式：ユーザ名/パスワード認証方式もしくはユーザ名/ユーザ証明書認証方式
ロード済情報モデル	モデル定義基盤（Meta Model）基本モデル構成要素（Built-in Information Model）
ヒストリカルデータ用DB	Empress暗号化組み込みデータベース
対応Profile	Embedded 2017 UA Server Profile
対応Profile（Add）	Publisher UDP UADP Periodic Fixed Profile Profile PubSub MQTT UADP Profile PubSub MQTT JSON
対応Facet	EmbeddedUA2017 ComplexType 2017 Server Facet Method Server Facet Attribute WriteMask Server Facet A6C Base Condition Server Facet
対応Facet（Add）	Historical Raw Data Server Facet Historical Data AtTime Server Facet Historical Access Modified Data Server Facet Historical Access Structured Data Server Facet Historical Data Update Server Facet Historical Data Insert Server Facet Historical Data Replace Servet Facet Historical Data Delet Server Facet Basic Historical Event Server Facet

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Empress iData OPC UA Client SDK

OPC UAバージョン	OPC UA version 1.04
対応基本API	Discovery,Secure Channel,Session,Node Management,Attribute, View,Browse,Query用API,TranslateBrowseNamePathToNodeIds
対応イベント用API	Monitored Item,Subscription Service用API(CreateSubscription, ModifySubscription,DeleteSubscription,CreateMonitoredItems,ModifyMontoredItem, DeleteMonitoredItems,SetMonitoringMode,SetTriggering,Publish,RePublish))
その他の対応API	HistoryRead,HistoryWrite