OPC UA：システム、デバイス、マシンを接続する最も簡単な方法

現代の産業時代は、工場フロアのさまざまな機械や装置間のシームレスな通信に依存しています。さらに、これらの機械はコンピュータやリモートデータベースとも通信します。この相互接続性により、企業は安全で一貫した方法でデータを取得することができます。

異なる機械間の相互運用を可能にするために、OPC（Open Platform Communications）財団がオートメーション通信標準を作成し、制定しました。標準プラットフォームであるOPC Classicは、機械の相互運用性を可能にし、Microsoft Windows システムを介して工場の自動化を促進します。

しかし、異なる機器、エッジデバイス、サーバーが異なるシステムアーキテクチャで動作している場合、マシン間の通信に問題が生じる可能性があります。また、相互接続のメリットを十分に享受するには、メーカー側にかなりの技術的知識が必要になります。

結局のところ、マシン入力からデータを転送するにはWindows PCが必要です。残念ながら、これにはハードウェアのセットアップ、継続的なアップデート、システムの保守とセキュリティのための労力が必要であり、多くの企業にとってOPC Classicを面倒なものにしています。

その結果、より分かりやすく、よりオープンで包括的な規格であるOPC UAが開発されました。その結果、最新の製造業は生産システムにOPC UA標準を採用し、生産を最適化し、効率を向上させています。

この記事では、OPC UA規格と、製造業がOPC UAを使用して現場のシステムや機械を接続する方法について説明します。

OPC UAはOpen Platform Communication - Unified Architectureの略で、クライアントとサーバー間のセキュアなデータ交換を実現する通信規格です。言い換えれば、従来のOPCの役割を果たし、マシンのオペレーティングシステムに関係なく安全な情報転送を促進することでこの機能を拡張します。

現代の製造業の多くは、さまざまな種類の機器を備えており、それぞれが異なるシステム上で稼動しています。OPC UAは、これらの機器と業務で使用される製造システムとの間で、シンプルで安全かつシームレスな相互運用性を実現します。これは主に、UAがWindows COM/DCOMの代わりにTCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）を使用するためです。

簡単に言えば、OPC UAによって、マシンやデバイスがインターネットを介して安全に通信できるようになります。これにより、Microsoft社のシステムへの依存がなくなり、プラットフォームに依存しない相互運用性が促進されます。

さらに、オープンインターフェース標準は、データ転送を容易にするだけではありません。オリジナルのOPCとは異なり、ユニファイド・アーキテクチャ・バージョンは、機械が読み取り可能なフォーマットでデータを意味的に記述します。これにより、OPC Classicを実行するオペレーションと比較して、機械同士がより効率的に通信することができます。

製造業では、さまざまな方法でコミュニケーション・スタンダードを適用しています。その一部をご紹介します：

• 工場設備・機器診断

• リモートマシン管理

• リモートワーカーのサポート

• 産業保安対策の強化

• 産業用モノのインターネットIIoTを介した機器データのクラウドへの転送

• OPC UAが製造業向けデジタルツールのグラフィカル・ユーザー・インターフェース設計に貢献

インダストリー4.0の中核のひとつは、産業機器間の接続性と通信です。しかし、さまざまな異機種が同じような言語で通信する必要性が課題となっています。

OPC UAは、機器や機械間の安全で標準化されたデータ転送のための、実行可能で堅牢なプラットフォームを提供します。

産業用データ転送規格がインダストリー4.0にどのような影響を与えるかをご紹介します：

データセキュリティの強化： Windows COM/DCOMプラットフォームは、システム攻撃に対して特に脆弱です。一方、OPC UAは内蔵の暗号化機能により、ネットワーク・ファイアウォールへの依存が不要となり、データセキュリティが向上します。

この規格は、主要なセキュリティ・プロトコルを介して、クロスプラットフォームのデータ・セキュリティを保証します。例えば、x.509 は認証とデータ暗号化を扱います。

オープン性と拡張性の機会OPC UAのソースコードは、オープンソースライセンスの下で利用可能です。その結果、有能なメーカーは、よりカスタムメイドのソリューションのために、監視制御およびデータ収集（SCADA）システムを統合することができます。

さらに、OPC UAの標準的な性質は、このシステムが当面業界全体で使用され続けることをメーカーに保証します。

分散化された情報の流れ：インダストリー4.0は、異なる機器間の自由な情報フローに依存しています。OPC UAは、産業システムにおける階層的に構造化されたデータフローを廃止することで、これを促進します。その代わりに、この標準は、メーカーがより柔軟なデータモデリング構造を使用することを可能にします。

製造業は、モノのインターネット（IIoT）のメリットを享受するために、工場にインターネット対応デバイスを装備します。

利点は以下の通りです：

• 自動化による生産効率化OPC UAプラットフォームを介した機械間の通信により、メーカーはデータ収集を自動化することができます。これにより、人的入力が不要になり、生産データが一貫して正確に収集されるようになります。さらに、自動化によってさまざまな種類の無駄がなくなり、生産プロセスがより効率的になります。

• 情報に基づいた意思決定 スマート工場では、現場のコネクテッドデバイスから大量のデータが生成されます。監督者は、このデータを分析し、オペレーション内のボトルネックや非効率性を特定することができます。

• 予知保全機械のダウンタイムは、製造施設における非効率の最大の原因の1つになり得ます。アバディーン・リサーチ・グループによると、全製造業におけるダウンタイムの1時間あたりの平均コストは26万ドル以上です。このため、企業は機器のメンテナンス・スケジュールを常に把握し、機械が最初にダウンする前に、メンテナンスが必要なタイミングを特定することがこれまで以上に重要になります。

Tulip 、機械やその他の産業機器の接続に関して、さまざまなソリューションを提供しています。チューリップの Edge MCとEdge I/Oデバイスは、OPC UAとNode-REDネイティブサポートし、強力なマシンモニタリング機能を提供します。

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