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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 Foundation認証済のソフトウェアスタック製品です。データを蓄えて公開するというOPC UA Serverとしての役割だけでなく、情報モデルの下2階層であるMeta／Built-in Information Modelが実装された状態で提供しています。さらにオプションとしてさまざまなのCompanion Spec、独自モデルの実装も可能で多くの実績があります。
また、シェアNo.1の組込みデータベースであるEmpress暗号化組込みデータベースも含まれ、ヒストリカルデータの保存も可能です。


• Empress iData OPC UA Client SDK
OPC UA Clientは、OPC UAデータを扱うアプリケーションを作成するためのパーツで、ライブラリとして提供されます。 OPC UAの規定ではServerから値と構造体情報が同時に提供されますが、Empress iData OPC UA Clientは構造体情報を確実にデコードし、値を取得します。


• Empress iData OPC UA Convertor
FA機器のボードや、中継器などの産業用PCに搭載可能なプロトコル変換ソリューションです。MTConnect、Modbusや独自プロトコルから、OPC UAに変換することができます。


• OPC UA コンサルティング
Companion SpecをOPC UA Serverに実装するためのご支援、もしくはお客様の業種にあったCompanion Information Modelがなく、モデルを立ち上げる場合のご支援を行います。プロトタイプのServerが立ち上がるまでがサービス範囲です。


• OPC UA 技術サポート
プロトタイプのServerが立ち上がってから検証までのプロセスにおける技術面のご支援を行い、OPC Foundationの認証取得までサポート可能です。

動画/資料公開

ゼロから学ぶOPC UA 注目される理由とその導入方法

OPC UAの導入検討のために最低限必要となる基礎知識について、１７分でご説明しています。

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