MES、ISA-95、MESA-11、cMES、NAMUR - なぜこれほど多くの規格があるのか？

MES 用語には意味があります。製造業に携わる2人の人間にMESの定義を聞けば、おそらく2つの異なる答えが返ってくるでしょう。その定義は、業種や現在のベンダー、そしてどのような製造オペレーションを行っているかによって異なります。

これは、Manufacturing Execution Systemの頭文字をとったもので、基礎となるテクノロジーが登場した後に作られたため、すぐに流行語になったからです。ベンダーがこの流行に乗り遅れ、自社の異種ソリューションを「MES」と呼ぶようになると、この言葉は希薄になりました。

この記事では、MESA（Manufacturing Enterprise Solution Association）やISA（International Society of Automation）といった組織による、定義を些細なものにしないための標準化の試みについて深く掘り下げます。

これらのモデルや標準を理解することで、製造実行システムをよりよく理解し、最新の代替案を評価することができます。

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MES 定義として最も広く普及しているのは、機能領域別にMES 定義したMESAモデルでしょう。

MESAは1990年代に設立され、MES システムの実行に関する助言を行い、その複雑化に対処しています。

1997年にMESAは、MESA-11モデルと呼ばれる11のコア機能を通じて、MES 範囲を正式に定義しました。これらの機能はプラントの視点に由来し、以下を含みます：

1. オペレーション／詳細シーケンス
2. 生産ユニットの派遣
3. 製品の追跡と系図
4. 労務管理
5. 品質管理
6. メンテナンス管理
7. リソース配分とステータス
8. 文書管理
9. パフォーマンス分析
10. プロセス管理
11. データの収集と取得
    

2004年、このモデルの焦点は事業運営に移りました。基幹業務に加え、サプライチェーンの最適化や資産の最適化も含まれるようになりました。このアップデートがCollaborativeMES（MES-MES）です。

MESAによると、このモデルは、中核的な業務活動が事業運営とどのように相互作用しているかに焦点を当てています。このモデルでは、競争の激化、アウトソーシング、サプライチェーンの最適化、資産の最適化を考慮しています。

C-MES 、その周辺にある他のビジネスオペレーション分野とインターフェイスします。これには、供給に重点を置いたシステム（調達SCP）、CRMやサービス管理などの顧客に重点を置いたシステム、ERP ビジネスインテリジェンスBIソフトウェアなどの財務や業績に重点を置いたシステム、CAD/CAMやPLMなどの製品に重点を置いたシステム、TMSやWMSなどの物流システム、制御（PLC、DCS）、コンプライアンスシステム（DOO管理、ISO、EH&S）などが含まれます。

そして2008年、このモデルは生産から工場運営、事業運営、さらにはリーン生産、品質・規制遵守、製品ライフサイクル管理、リアルタイム・エンタープライズ、資産パフォーマンス管理などの戦略的イニシアチブにまで及ぶ現在のバージョンに拡張されました。

MESAのMES 定義の核心は、MES 果たすべきさまざまな機能に基づく機能定義です。システムがMESであるためには、すべての機能グループ、またはそれらの合理的な組み合わせを備えていなければなりません。しかし、その定義は時代とともに進化してきました。MES-MESでは、MES オートメーションと企業経営の仲介役として、またデータと情報のハブとして機能しました。MESは機能の集合体であるだけでなく、全社的な情報の統合ハブでもあるのです。

ISA-95は、以前はInstrumentation, Systems, and Automation Societyとして知られていたInternational Society of Automation (ISA)とAmerican National Standards Institute (ANSI)によって共同開発されました。ISA-95規格の開発は、コンピュータが製造業の情報・制御システムに浸透し始めた1995年に始まりました。

ビジネスプロセスに重点を置いたMESAモデルとは異なり、ISA-95モデルは情報アーキテクチャに重点を置いています。ISA-95モデルでは、Purdue Enterprise Reference Architecture（PERA）モデルに基づいて、生産システムを5つのレベルに分割します。

このように、ISA-95規格はシステム間の境界を定義するのに役立ちます。センサーなどのインテリジェント・デバイスはレベル1に属します。PLC、DCS、OCSなどの制御システムはレベル2に属します。MESレベル3に属します。ERP レベル4に属します。

MES レベル3に位置づけることで、ISA-95は、MES 生産と企業システムを結びつけ、最終製品を生産するワークフローを管理し、生産記録を保持し、生産プロセスを最適化することを意味しています。

その目標は、ERP システムとMES効率的なインター フェースと統合を可能にする標準を開発することでした。これにより、関係者間の効果的なコミュニケーションが促進され、総所有コストを削減し、エラーのない統合が可能になります。

これまで見てきたように、MESAは機能によって、ISA-95は情報アーキテクチャによってMES 定義しています。しかし、業種や製造業の種類によって、製造、品質、ビジネスプロセス、規制環境における要件が異なるため、MES 業種や製造業の種類によって異なります。

MES 定義を標準化する試みは、業界ごとに行われてきました。例えばNAMURは、特にプロセス産業（化学と製薬）に携わるエンドユーザーのグループです。彼らの推奨はISA-95に基づくものですが、このグループは各業界のニーズに合わせてより具体的な定義を行っています。

より広いレベルでは、プロセス業界とディスクリート業界を区別することができます。当然ながら、それぞれの業種には異なる要件があるため、それぞれに対応するMES 重要な点で異なります。

プロセス産業はMES 機械やプラントの制御システムとして捉えています。一方、ディスクリート産業では、MES オンライン情報システム、フィードバック、生産制御システムとして捉えています。

これまで取り上げた規格のほかにも、VDI規格などの規格があります。VDI標準は、上記で取り上げた標準を基に、2004年にVerein Deutsche Ingenieureによって策定されました。他の規格と同様、VDIの目的は、ベンダーがマーケティング目的でMES 用語を矮小化するのを防ぐため、MES 一定の意味を与えることでした。

最近、アナリストたちは MESはアプリケーションとマイクロサービス・モデルへと移行しています。その結果 MESベンダーは、包括的なソリューションという位置づけから脱却し始めています。その代わりに、ベンダーはモジュール化された機能の販売を試みています。IIoT出現により、 MES デジタルの時代にまだ適切かどうか、多くの企業が疑問を持ち始めています。現在、市場はまだ進化を続けています。しかし、今後5年間でどのような方向に進むのか、注目すべきです。IIoT アプリケーション？従来のMES？それともその両方？

お分かりのように、MES 定義を標準化する試みは何度も行われています。専門家にとっては、これらの標準やモデルは有用かもしれません。しかし、MES一般的なエンドユーザーにとっては、これらの標準やモデルは参考になるというよりも、かえって混乱を招きかねません。おそらく、製造実行システムを定義するためのより良い方法は、それらが通常5つの主要な領域（生産機能、品質、人的資源、データ収集、およびシステム統合）の周りに持っている傾向がある共通の特徴によってです。

MES フレームワークで業務を調整しようとしたことがあれば、おそらくISA-95、MESA-11、NAMUR、cMESといったアルファベットスープの規格に遭遇したことがあるでしょう。このような規格がどのようにして登場し、なぜこれほど多く存在するのか、不思議に思うのも無理はありません。

要するに、『製造業には共通の語彙が必要だった』ということです。

1990年代、企業のITシステムは急速に拡大しました。その成長により、ERP ようなビジネスシステムと、製造現場での日々の活動との間に広がるギャップが露呈しました。MES プロジェクトは、システムが実際に何をすべきか、他のレイヤーとどのように接続すべきかについて、誰も合意していなかったため、すべてゼロから始めなければなりませんでした。

それを解決するために業界団体が介入しました。

MESA（Manufacturing Enterprise Solutions Association）は、スケジューリング、品質管理、生産追跡などのMES 機能を記述する最初の機能モデル「MESA-11」を発表しました。

ISA（国際オートメーション学会）は、機械（レベル0）から業務システム（レベル4）に至るまで、システムがどのように連携すべきかを定義したISA-95を発表しました。

並行して、NAMURのようなグループはプロセス産業に焦点を当て、規制環境に特化したレイヤーを追加しました。

各フレームワークは、機能の定義、システムの境界の明確化、部門固有のニーズの考慮といった、同じパズルの異なる部分を対象としています。その結果、重複や余分な複雑さが生じたとしても、メーカーは一貫性を保つことができました。

MES 標準化の基本は、システムの相互運用性を高め、明確な責任を定義し、オペレーションを表現する共通の方法を作り出すことです。しかし、生産ネットワークが複数の製品、複数の拠点でよりダイナミックになるにつれ、硬直的で階層的な標準の限界が明らかになりました。

コンポーザブルMES ような最新のモジュール式アプローチは、スコープ、統合、ガバナンスという同じ原則をベースに、現在の製造業の実態により適した柔軟なアプリベースのアーキテクチャに適応させます。

製造業の動きは速い。製品ミックスは変化し、リードタイムは短縮され、コンプライアンスへの期待は高まっています。しかし、多くの工場は、クラウドコンピューティング、AI、エッジシステムが存在するはるか以前に設計されたMES アーキテクチャをいまだに使用しています。これらのフレームワークは何年もの間、その役割を果たしましたが、現代の生産のペースや複雑さに合わせて構築されたものではありませんでした。

このギャップを埋めるために開発されたのが、コンポーザブルMES （cMES）です。

cMESは、単一の包括的なMES 概念を打ち破り、より小規模で目的に特化したアプリを提供します。それぞれが明確な機能（トラッキング、品質チェック、メンテナンスなど）を処理し、他のアプリケーションときれいに接続します。1つの硬直したシステムをインストールするのではなく、各チームが実際にどのように業務を行っているかに合わせてコンポーネントのセットを組み立てるのです。

レガシー標準の拡張と置き換え

ISA-95 や MESA-11 のようなフレームワークは重要な基礎を築きました。cMESはその土台を維持しながらも、旧来のシステムの変化を遅らせた固定的な階層構造を排除しています。

その違いは、実際の業務に現れています。従来のMES 、トップダウンの制御と大規模なカスタマイズに依存していました。エンジニアはベンダーや長いITサイクルを待つことなく、コンフィギュレーションによってロジックを調整することができます。数カ月ではなく数日で変更が反映されるため、新製品の導入やコンプライアンスの更新が待てない場合にも便利です。

これは新しいソフトウェア・モデルであるだけでなく、生産チームが自分たちのシステムを管理し、改善する方法を変えるものです。

近代的な製造業向け

cMESテクノロジーは、今日のプラントの運用方法を反映したものです：

• クラウドインフラストラクチャ- 各拠点からアクセス可能で、需要に応じて拡張可能。

• マイクロサービス- 各機能はそれ自体で実行されるため、更新は抑制されます。

• ノーコード環境- プロセスエンジニアが直接アプリを構築・修正できます。

• オープンな統合- 重いミドルウェアを使用せずに、マシン、エンタープライズデータ、エッジデバイスに接続します。

• AI主導のツール- 同じ環境内で監視、診断、予測をサポートします。
  
  

このモデルは、デジタル・ツイン、ライブ・データの可視化、グローバルなトレーサビリティへの取り組みが製造業全体に浸透していることと合致します。このモデルは、レガシーシステムが硬直性を強いていたところに柔軟性を加え、精度と管理に対する同じ期待を維持します。

MES 標準を検討する際、雑多な内容にとらわれがちです。技術的な用語の下で、そのほとんどが機能的、アーキテクチャ的、業界固有、モジュール的という4つのグループに分類されます。

以下の表は、それぞれの適用範囲とその効果を説明するのに役立ちます。

各フレームワークは、製造システムがどのように振る舞うべきかについての異なる考え方から生じています。MESA-11 は機能に重点を置いています。ISA-95は、システムがどのようにつながるかを定義しています。NAMUR はこれらの考え方をプロセス産業向けに改良したものです。そしてcMESは、現代のプラントがどのように進化していくかにマッチした、モジュール化されたコンフィギュラブルな環境へとそれらを拡張しています。

cMESは、標準ベースのオペレーションの規律を維持しながら、制御やコンプライアンスの規律を失うことなく、より迅速な適応、より優れた可視性、デジタル製造プラクティスとの緊密な連携を可能にします。

各MES 規格はそれぞれの角度から製造業を見ています。MESA-11はMES 実際に何をすべきかを示しています。ISA-95は、システム同士がどのように通信するかを定めています。NAMURはプロセス産業に必要な詳細を追加します。生産データの信頼性を向上させ、これまでうまく機能しなかったシステム同士を接続し、オペレーションを一貫したものにするというものです。

1.データの完全性、トレーサビリティ、および可視性
データが正しくなければ、他のことは重要ではありません。すべてのMES 標準は、この考えに基づいて作られています。例えば、バッチのトレース、逸脱レポ ートの弁護、午前2時のラインダウンの原因究明などです。

優れたMES 設計は、そのすべてを可視化します。従来は紙のログやメモリーに保存されていたものが、機器の状態、オ ペレータの入力、品質結果などを自動的に把握できるようになります。これらの情報が一貫して完全であれば、監査はより 迅速に行われ、改善作業は真の推進力を得ることができます。

2.人間中心の統合
古いシステムは、ほとんどが機械のために書かれていました。オペレーターは、ボタンを押す、アラームを解除する、次へ進む、といったように、後回しにされていたのです。現場の現実はもっと複雑です。

コンポーザブルMES そのフォーカスを反転させます。Tulipセットアップは、人とワークフローから始まります。Apps 、ソフトウェアがどのように考えるかではなく、実際にどのように作業が行われるかに基づいて形作られます。そのため、重要なポイントでのデータ収集、インタラクティブなステップのガイド、コードの書き換えを伴わない変更が容易になります。

システムは、人々が戦わなければならないものではなく、彼らの仕事を助けるツールとなります。

3.デジタルの糸を越えた継続性
誰もが「デジタルの糸」、つまりフロアからプランニング・システムへときれいに流れるデータについて話しますが、そこに至るまでには常に混乱がありました。ISA-95はレイヤーに名前を付けましたが、リアルタイムの接続は遅れています。

コンポーザブルMES そのギャップを埋めるのに役立ちます。オープンAPIは双方向にデータを移動します。ライン上のイベントはそのままアナリティクスやERPフィードされ、企業の変更は実行にフィードバックされます。スレッドは最終的に、切断されたファイルのスタックではなく、ループのように動作します。

Beyond Standards :MES for the Next Decade
MES 世界は急速に変化しています。

何年もの間、メーカーは簡単には曲がらない硬いアーキテクチャーの中で仕事をしてきました。しかし、次の10年は違います。柔軟性、コネクティビティ、そして組み込みインテリジェンスが今、話題の中心となっています。ISA-95やMESA-11のようなフレームワークはまだ重要ですが、それらは今日の工場が扱うデータ量、反復のスピード、接続性のレベルに合わせて構築されたものではありません。

その代わりに登場したのが、モジュール化され、データ駆動型で、業務に合わせて進化するように設計された新しいタイプのシステムです。

静的モデルからコンポーザブル・システムへ
旧来のMES セットアップでは、小さなプロセスの変更でさえ、開発と検証に数ヶ月を要することがありました。コンポーザブルMES は、そのようなダイナミズムを変えます。チームは生産と並行して、リアルタイムでアプリケーショ ンを立ち上げたり、調整したりすることができます。

これは概念ではなく、すでに動き始めています。ガートナー社は、今後数年以内に新たに導入されるMES ほとんどがコンポーザブル・テクノロジーに依存すると予測しています。工場は、変更までのダウンタイムを減らし、エンジニアの手元でより直接的な制御ができるようになるという、その成果を目の当たりにしています。

AIとデジタルツインでインテリジェンスを実現
AIは試験段階を過ぎました。オペレーターのガイダンス、予知保全、品質検査にAIが導入されつつあります。デジタルツインは、エンジニアが生産に到達する前に変更をテストできるように、実際のオペレーションをミラーリングすることで、別のレイヤーを追加します。

この2つが組み合わさることで、レガシーMES 決して管理できなかったもの、つまり、感知し、シミュレーションし、継続的に調整できるシステムが形成されるのです。それは、人に取って代わるというよりも、より良いコンテキストと迅速なフィードバックを提供することです。

相互運用性：困難な要件
システムが互いに通信できなければ、このような進歩は意味を持ちません。OPC UA、REST API、そして新しいオープン・プロセス・オートメーション標準は、ベンダーやレイヤーを超えてそれを可能にしています。

最新のMES プラットフォームは、機械、ERP、品質システム、ヒストリアン、分析ツールなど、あらゆるものに接続する必要があります。真のパフォーマンス向上は、データがエッジからエンタープライズまで自由に移動し、そのコンテキストを維持することで実現します。これが、製造業者が次の製品サイクルよりも長持ちする可視性と回復力を構築する方法です。

MES 標準は、システムがどのように機能し、接続され、特定の業種に適合するかを定義することで、現在でも基準となっています。しかし、MES標準は、より遅く、より予測可能な製造業の世界のために作成されました。コンポーザブルMES 、製造業者に適応の余地を与えます。従来のシステムの構造とトレーサビリティを維持しながら、製品、ライン、規制が変化したときに迅速な変更を可能にします。Tulip このコンセプトを実践しています。そのノーコードでモジュール化されたプラットフォームは、人、機械、データを接続するため、コンプライアンスを破ったり、長い開発サイクルを待ったりすることなく、チームが直接プロセスを調整できます。

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