ラボ機器がつながるプラグ&プレイに向けて～LADS OPC UAの紹介～

2024年8月23日
日本分析機器工業会（JAIMA）
技術委員会 調査小委員会 シニア・アドバイザー
石隈 徹
1目次
1. JAIMA技術委員会/調査小委員会LabDX WGの紹介
2. ラボラトリ機器運用の課題と解決の視点
3. ラボラトリ機器やシステムに求められる要件
4. Companion Specification:
Laboratory and Analytical Device Standard (LADS)
5. 最後に2

1. JAIMA技術委員会/調査小委員会LabDX WGの紹介◼（一社）日本分析機器工業会
Japan Analytical Instruments Manufacturers’ Association
https://www.jaima.or.jp/• 分析機器に関する研究・調査、分析機器に関する技術の向上、分析機器の需要開
拓、分析機器工業の高度化などに関する事業を展開◼技術委員会• 分析機器が貢献する社会課題解決の場やその動向を調査し、それを支える分析技術および分析機器の性能、品質、関連サービスの改善・向上を目指した事業活動を会員企業協働で行う“LabDX”
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2. ラボラトリ機器運用の課題と解決の視点◼課題✓ラボネットワークの整備、電子実験ノートの導入などラボのデジタル化が進む一方、実験機器との接続ができない、もしくは個別対応が必要なケースがまだ多い✓研究・開発ラボにおける実験の自動化・自律化の展開・普及にも制約が多い。
研究対象や作業内容が頻繁に変化するのに対し、システム技術が属人化していることから、システム構築/改造に要する時間や費用がかさむ◼解決の視点✓多くの実験機器が繋がり、容易かつセキュアにラボ全体がシステム化できること✓「場所や時間の制約」を壊し、研究者の多様な働き方を可能にすること✓計測・分析データをワークフローに紐づいた形で自動蓄積し、より深い「データや経験の共有」を可能にすること
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3. ラボラトリ機器やシステムに求められる要件◼部分的な自動化/最適化だけでなく全体最適につながる“システム・アプローチ”へ① 相互運用性をもつ機器/アプリケーションと人で構成される統合システムによりワークフローを実行できること（オーケストレーション）② ワークフローに合わせて機器の組み合わせ/順序変更が短時間で行えること（水平プラグ＆プレイ）③ ワークフローの計画⇒実行⇒結果データの解析・評価⇒次の計画立案を上位アプリケーションとともに回せること（垂直プラグ&プレイ）

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3. ラボラトリ機器やシステムに求められる要件① 相互運用性をもつ機器/アプリケーションと人で構成される統合システムによりワークフローを実行できること（オーケストレーション）

オーケストレーション（ワークフロー実行/結果取得）
作業指示

確認
機器 B

機器 A

Work 1Work 2Work 3Work 4Work 56

3. ラボラトリ機器やシステムに求められる要件② ワークフローに合わせて機器の組み合わせ/順序変更が短時間で行えること（水平プラグ＆プレイ）
ワークフロー1
オーケストレーション（ワークフロー実行/結果取得）
作業指示

確認
機器 B

機器 A

Work 1Work 2Work 5

オーケストレーション（ワークフロー実行/結果取得）

オーケストレーション（ワークフロー実行/結果取得）

作業指示

確認

Work 2

確認

機器 A

機器 B

Work 1Work 4ワークフロー3

ワークフロー2

作業指示

Work 3Work 3Work 4

機器 A

Work 5Work 1Work 2Work 3機器 B

機器 C

Work 4Work 57

3. ラボラトリ機器やシステムに求められる要件③ ワークフローの計画⇒実行⇒記録⇒解析・評価⇒次の計画立案を上位アプリケーションとともに回せること（垂直プラグ&プレイ）
解析・評価

ワークフロー計画

記録

オーケストレーション（ワークフロー実行/結果取得）
作業指示

確認
機器 B

機器 A

Work 1Work 2Work 3Work 4Work 58

4. Companion Specification:
Laboratory and Analytical Device Standard (LADS)◼ラボラトリ機器/分析機器をソフトウェア・システムへシームレスに統合し、プラグ＆プレイと相互運用性を確保するための共通言語◼国際標準IEC 62541（OPC-UA）をベースにしたコンパニオン情報モデル（Information Model）
2023年12月に仕様書とLADS Nodesetを公開◼プラグ＆プレイによるシステム構築/変更コストの削減とオーケストレーションが狙い◼ワークフロー・アプリケーションとラボ機器/分析機器の互換性を拡大

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LADSのユースケース
Remote Monitoring, Alarms & Notification 遠隔モニター、アラーム信号等の送受信
遠隔監視、アラーム信号等の送受信
Remote Control

遠隔操作
遠隔操作

Program Management & Orchestration

複数機器を協調動作させるプログラム管理
複数機器を協調動作させるプログラム管理

Results Management

機器から出力されるデータの管理機器から出力されるデータの管理

Preventive & Predictive Maintenance

予防保全、予知保全
予防・故障予測に基づく保守

Device & Fleet Management

個別機器や機器群のリソース管理
個別機器や機器群のリソース管理

Basic Automation

Orchestration

Service &Asset Management

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LADS情報モデル
遠心分離器の例

Device / Comp.

：実態あるデバイス・ハードウェア/コンポーネントの資産/保守情報

Functional Unit

：機器内部の個々の機能を集約し機器群として実行/状態を管理（FunctionとProgram Managerを包含）

Function
Program Manager

構造・ふた・ローター・表示・コンプレッサー

制御・ふた開閉・操作、表示・遠心分離制御
・温調：個々の機能の実行/状態を管理：プログラムのリスト、プログラムの実行・状態・結果の管理ワークフローに沿ったシステムの例：自動フロー合成◼ 「共通した能力/情報の格納パターン」がそろっているため、接続時に共通の方法で能力/情報を認識できると、プラグ&プレイが成り立つ

データ
保管・管理
ワークフロー
実行管理◼ Serverソフトウェアの実装形態（3種）：① ラボ機器/分析機器に直接組み込む② ラボ機器/分析機器の外部インタフェース（ゲートウェイやPLCなど）に組み込む③ ラボ機器/分析機器につながるPCに組み込む①➂
Material
MonitorBalanceBalance
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Pump
Gr.
Pump1
Flow
Meter1LADS

Reactorw/ safety valve

Pump2
Flow
Meter2②

Reactor

UV

IR

NMR

LiquidHandling

LC-MS

NMR

Valve
：LADS Server：LADS Client：Interface devices (PC, PLC or Gateway)

12LADS他

LADS OPC UA : Funding members & supporting companies⚫
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独SPECTARIS：光学/分析/医療機器工業会
独VDMA：ドイツ機械工業連盟
米OPC Foundation：OPC協議会
日JAIMA：日本分析機器工業会
英GAMBICA：英国分析・制御・自動化機器工業会
西LABMAS：ラボラトリ機器工業会
蘭FHI：技術産業連合
韓RNDIA：韓国R&D産業工業会

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技術情報の共有/展開、情報モデリングとサーバ開発実習•

OPC FoundationからStefan Hoppe PresidentとFilm Teamも参加•

https://www.youtube.com/watch?v=eaBCZTr_0Fo

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5. 最後に◼ JASIS2024（9月4-6日@幕張メッセ）のJASISスクエアLabDXゾーンにてJAIMA技術委員会がLADSの説明・デモ展示を行いますので是非ご来場ください https://www.jasis.jp/◼ JAIMA調査小委員会はOPC Foundation/日本OPC協議会、およびOPC Foundation会員企業をはじめ、様々な分野の企業・機関・組織の皆様との連携を通じて、「協調アプローチ」を推進
してまいります◼ ご質問やアドバイスなどのお問合せ/ご連絡先：➢ 日本分析機器工業会（JAIMA）
https://www.jaima.or.jp/
E-mail: webmaster@jaima.or.jp
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ご清聴ありがとうございました

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