〈制御 / 監視 / 収集 ・ 記録 / 情報化〉

【新ソリューションと提案】

生産現場のイノベーションに向けた「スマート制御システム」の構築
ユニティクス 池田 朗

1． はじめに価値の創出による社会変化）をもたらすシステムの構

当社は創業以来，計装業界に特化したシステム開築をイメージする限り，スマート制御システムの構築

発及びシステム構築を行うエンジニアリングメーカ

は，DCS を発展させたシステム共々，製造業全体のトとして，4 大プロセス量（温度，圧力，レベル，流量）レンドと共通の効果をもたらすものに見える。

を計測するセンサや調節弁，ポンプ等のフィールド

なお，インダストリ 4.0 の情報に関しては，実際に大機器に精通し，これらを監視制御するための DCS，企業，研究機関がコンソーシアムやイニシアチブ団体

PC-PLC ベースシステムの開発／構築に携わってきを組織し，企業間，産官連合で取り組んでおり，文献た。

や書籍も多く，イメージ材料としては十分な情報が出

また，一方では製造業全体を市場とし，多くの業種向けにカスタムメイドの生産管理システムを構築してきた実績を持っている。
このような実績をベースとした観点から本稿で回っている。

2 つ目は，スマート制御システムの要素技術だが，関連分野で取り上げられている新しい技術の導入やその技術を生かすためのインフラ構築についてイ

は，当社が取り組む生産工場への「スマート制御シメージしてほしい。新しい要素技術として「IoT」，ステム」の構築と展開中の基本システム導入，サー「AI」は頻繁に取り上げられている。産業分野で使ビスプログラムを紹介したい。

われる「IoT」（IIoT）は生産現場におけるモノのイ
ンターネットで，DCS で良く使用されるプロセス情2． 「スマート制御システム」 とは報の収集もこの中に含まれると考えるが，加えて人スマート制御システムを構築するうえで重要なこではなくシステム（機器）が情報を利用することを前とは，そのイメージを掴むことである。DCS や PCPLC ベースシステムにより構築された監視制御シス

提に，多種で大量の情報がオープンなネットワーク上で利用されることもイメージしたい。

テムが原料工場やプラントにおける生産システムとまた，AI は機械学習により，人が行っていたオペして採用されている現場で，スマート制御システム

レーションの特徴をシステム自身が知り，IIoT で得はどのような役目を担うのか，2 つのイメージ方法られた情報による解析（データマイニング）結果からを記す。

長年の経験と勘がなくても熟練者と似たような傾向

1 つ目は，製造業全体のトレンドである「スマート把握や推測が可能になる，といったイメージである。

ファクトリ」や「インダストリ 4.0」といった取組み

IoT，AI の情報入手に関しては，解説された文献，がどのように浸透し，どのような効果をもたらすの書籍を目にすることが増えたので，これらを参考にかを考察し，これらとの比較や置換えでイメージしすれば，要素技術の概略イメージが付くのではないてほしい。

かと考える。

また元々，生産システムに DCS や PC-PLC ベースシ

要約すると，スマート制御システムの構築は，IoT，ステムを採用していない，またはプロセス制御を必要としないタイプの生産工場であっても，工程や部門のAI など新しい要素技術を取込んだシステムで，正にスマートファクトリへと繋がり，インダストリ 4.0 の垣根が取払われ，工場全体にイノベーション（新たな重要な要素となり得るイメージである。

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3 ． 多角的統合の方向性 ： 統合化理念（UNIfide）

2）" 製造部門 " のみではなく，営業，購買，出荷物
流，販売，マーケティングなどの他部門との情産業分野ではスマートファクトリ，インダストリ

報を共有し，相互連携ができる VC（バリュー4.0 など一過性ではないトレンドが存在している。
また，IoT，AI 等の要素技術が実用化されつつある。

チェーン）型の情報収集／発信機能を持つシス

一方個々の生産現場では，その設備固有のノウハウ

テムや問題点を含む特殊性が存在し，ユーザはこれらを

3）1 つの企業の内部だけでなく，複数企業間や統合的な全工程からの情報を取り入れた SCM（サ経験的に把握し，目標を立て操業を行っている。

プライチェーンマネジメント）型の管理機能を近い将来，トレンドを掴むことで競合他社との差別化を図れるのか，またはトレンドを追うのは時期持つシステム

4）多品種少量生産やオーダーメイド製品に対応で尚早（様子見が必要）か，ユーザの選択が迫られていき，予防保全，出荷後の製品フォロー（トレーサる。

ビリティ含む）など " モノ（製品）とコト（サービ

この状況下で当社は，ユーザの持つノウハウ，問ス）" を提供できる生産機能を持つシステム

題点，目標，そして産業分野のトレンド，これらをこれらは当社が複数の生産工場に対しシステム構多角的に統合するという方向性「統合化理念」を築を行ったか，提案実績のある事例で，全てが統合持ってユーザのイノベーションを後押しすることが環境を構成し，生産工場の設備に対する付加価値要できる。次章でこの事例を説明する。

件となっている。
上記したシステムがスマート制御システムの要件

4． スマート制御システムの要件にも当てはまると判断された場合，システム構築に当社が取り組む多角的統合の方向性，つまり統合対する要求としてその構築がコストミニマムで達成

化理念はスマート制御システム構築にも当てはまできるか否か，また同じシステム上で継続的なシスる。業界全体のトレンドや要素技術の定義が曖昧でテムアップができるのかという点が重要な導入条件あっても，独自の解決手法とその効果に目標を設定になると分析する。

し検討を進める。そして，そのためのインフラ準備として基本システムの導入が必要となってくる。
多角的統合への最初のステップは " 独自の解決手

コストミニマムの達成条件としてはシステムの機能を段階的に構築可能な統合環境を提供できること，そのためのインフラや基本システムを用意して法を確立する " ことであり，取り組みの初期段階におくことであり，これはその後のシステム拡張を容おいては最も優先させる作業と考える。（少なくと易に図れる条件ともなる。

も要素技術の定義を理解することや業界の動向を見次章では，統合環境に対応可能な初期構築（システ守ることよりも，解決手法の確立は先である。）

ムインフラの準備と基本システムの導入）について説

以下多角的統合の方向性について詳しく説明してい明する。

く。
現行の DCS や監視制御システムが持つ機能として，" リアルタイム監視，アラーミング，データロギング，プラントの自動 / 手動制御 " 等がある。ここで想定する生産現場は，DCS や監視制御システムの機能に付け加え，生産管理システムの付加価値を有することで効果を生み出す生産工場である。
そのシステム要件は，1）ERP（基幹業務システム），MES（製造実行システム），ユーティリティ監視など製造現場で導入されている他システムとの連携，またはこれ

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5． 基本システムの導入
当社が考えるシステムインフラの準備条件としては，・初期構築時に全てを完成させるのではなく，段階的な構築を行う。
・統合環境の構築を前提とする。
このようなシステムインフラは，クラウドコンピューティングを含むネットワーク上での準備が前提となる。

DCS 等現場サイドのシステムに全ての機能を盛りらのシステム機能を併せ持った ICT（情報通信込む形態のシステム構成は現状でも主流である。し技術）システム

かし，システムアップを行いながら機能構築を段階
計装・8 月号

図1 スマートファクトリシステム構成図
的に行う場合，現場サイドのシステムを複数回リニューアルすることはトータルコスト増大の要因となる。ゆえに，クラウド環境の集約された処理スペースにてシステムアップを行いながら機能構築を行う手法は，統合環境の構築にも有利である。

こうして統合環境を生産工場の設備状況に合わせて構築できる基本システムが導入されていく。
ここで，当社の監視システムに搭載している基礎技術を紹介する。
図 2 と図 3 は当社が 2008 年に特許権を取得した技

一方で，情報の蓄積や処理機能をすべてクラウド術「情報処理端末による設備の監視」の抜粋である。に集約する方法は，リアルタイム性の観点からデメ

以前本誌にて紹介した（2017 年 1 月号），" 分散オブリットとなる場合がある。たとえば，プロセス制御ジェクトの共有技術 " を利用することで，異なった 2で使用される演算制御に対し，クラウドから現場サ点間で情報のみでなくインスタンス（処理の実態）を共イドに設定値を送り演算していては制御が間に合わ有することができ，最小単位での処理モジュールが最ない状況もあり，信頼性も下がる。

適な場所で実行されるような分散処理が可能である。

リアルタイム機能の実現には，情報収集する現場

次に図4と図5は特許技術「端末からのプログラムサイドに情報蓄積や演算制御のための処理機能を持の配信要求」の抜粋である。ここでは，オンラインたせ，即応性を維持していく方法として「エッジコにてクライアント端末からの要求に応えて新機能をンピューティング」（図 1）がある。

構築（システムアップ）する技術が示してある。

統合環境の構築において，付加価値を生み出すシステムインフラ上を前提に考えた基本システムの導入要件は，

1）基本システムにはオープンな環境と情報の共有技術が必要となる。

2）初期構築後に機能を段階的に構築することを見

6． ユビキタスモニタリングシステム
ユビキタスモニタリングシステムは，特許技術を用いたスマート制御システムの構築を視野に入れ導入した基本システムと構築パッケージである。
インターネット上にシステムインフラを置くスタ越し，オンラインによるシステムアップが必要

イルでありながらリアルタイム監視／制御を実現になる。

し，ネットワーク上の任意の場所に機能を分散配置3）" クラウドコンピューティング " と " エッジコン
ピューティング " という相反するシステムの特することができる。さらに，基本部構築においてオンラインでのシステムアップが容易にできるよう工徴を二者択一ではなく，同一システム内で実現夫されているため，特別なリプレース計画を立てるできるシステムが必要になる。

ことなく新機能を随時追加していくことができる。

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図 2 特許申請図 ： 「情報処理端末による設備の監視」【情報処理端末による設備の監視】7.1 情報処理端末による設備の監視
7.1.1 オブジェクトの生成，処理，通知①・・・・・・情報処理端末４は自動的にオブジェクトの共有技術により・・・・・・ ステップ 700 ～ 702 の一連の処理を行う。・・・・・・⑤入出力処理端末 2，2a では，・・・・・・オブジェクトが生成される（ステップ 705）
。 そして，制御装置 11 にプログラム手動操作情報に基づく操作がされる。・・・・・・⑦・・・・・・この段階にて処理が完了する（ステップ 708）。
情報処理端末 4 には，・・・・・・計測情報の解析結果や，履歴情報（帳票データ（日報データや月報データ等），トレンドデータなど）等が蓄積される。・・・・・・
入出力処理端末 2，2a に関する処理であっても，この処理を実行するための管理プログラム（監視制御プログラム）を入出力処理端末 2，2a に備えておく必要がなく，インターネット I に接続された情報処理端末 4 に備えておくことにより，入出力処理端末 2，2a に備えてある場合と同じように機能させることができる。
このように種々の管理プログラムをインターネット上の任意の端末に集約することができ，保守や管理を容易にすることができる。・・・・・・

図 3 特許技術の申請項抜粋 ： 「情報処理端末による設備の監視」

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計装・8 月号

【端末からのプログラムの配信要求】
3.2 端末からのプログラムの配信要求③各端末は，・・・・・・インストールプログ
ラ ム の 配 信 を 要 求 す る（ ス テ ッ プ100）。・・・・・・⑥・・・・・・メンバーの認証ができれば，メンバー以外のものが侵入できないネットワークの安全性（セキュリティ）を確立した状態で，認証を得た端末に対して，対応するインストールプログラムが配信される（ステップ 104）
。なお，メンバーの認証ができなければ，インストールプログラムは配信されない（ステップ 105）。
3.4 プログラムのダウンロード，プログラムの実行⑦メンバーの認証を得た各端末は，インストールプログラムをダウンロードし受信する（ステップ 106）。・・・・・・
3.5 ハードウェアチェック，プログラムのインストール⑧・・・・・・インターネット上での端末間通信を可能にするネットワーク設定プログラム 等 が イ ン ス ト ー ル さ れ る（ ス テ ッ プ109）。
・・・・・・環境設定が行われて（ステップ 110）
，インストールが完了する（ステップ 111）
。・・・・・・また，インストールプ
ログラムには，・・・・・・ ・・・・・・ユー
ティリティプログラムも含まれている。な
お，ハードウェア構成を満たしていない場
合は，インストールプログラムの実行が中止される（ステップ 112）
。・・・・・・

図 5 特許技術の申請項抜粋 ： 「端末からのプログラムの配信要求」

109

110

111

図 4 特許申請図 ： 「端末からのプログラムの配信要求」

7． 要求仕様の設計

・IIoT により膨大なセンシング情報を得られたとイノベーションを起こすスマート制御システム構

しても，すぐにその情報を有効利用できるよう築への次のステップ〈要求仕様の設計〉に話を進めな解析システムやパッケージ化されたソフトる。5 章により " 基本システム " の導入は行われているものとする。

IoT，AI を含む要素技術を取り込んだシステムについては，2 章でそのイメージを掴む必要性を説明

ウェアが存在するわけではない。
・設備固有のノウハウや特殊性を考慮し，AI を導入しても技術そのものが生産性や品質を向上させるわけではない。

したが，次に挙げる例により，要求仕様の設計段階

次に，DCS，PC-PLC ベースシステムの構築手順

において，要素技術自体がスマート制御システムのを記す。ソフト的構築要素としては，①計装メーカ構築を軽減，簡略化してくれるわけではない旨を補の DCS や SCADA システム等の基本システム導入，足しておく。

②ユーザ側で用意した要求仕様に従いプラントメー

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図 6 統合化サービス 「M-DUS」 のイメージ ： " 統合化理念 " をベースとし， 継続的発展性を目指した多角的統合化提案
カや計装メーカと共に数ヵ月の設計，③システムエンジニアリング，④試運転調整，を経て実用システ
ムとしてのイニシャル構築が完成する。

8． 統合化サービス ： エムダス 「M-DUS」
当社では生産に関わる複数のシステム間，部門間，工程間，を多角的に統合し，相互に連携するたスマート制御システムにおいても，この工程が発めの技術（統合化技術）を確立している。そしてこの生するが，その構築には DCS，PC-PLC ベースシス

技術を活用し，生産現場に貢献するサービスプログ

テム以上に状況の把握，分析，解決手法を要求仕様

ラム（ M-DUS ： Multi-Dimendional Unification
Service）を展開している。
（図 6）

としてまとめ，その効果を具体的に予測する必要性が出てくるだろう。
そのような困難が障害となってスマート制御システムの構築に慎重になる状況も想像できる。しか生産現場が持つ問題点を当社独自のシステム構築により解決していくことで，工場全体のイノベーションをユーザと共に考え実践していく。

し，新たな取り組みによるリスクを回避すべく，慎重になる限り付加価値は創出できないし，業界動向を見守っているだけではイノベーションは起こせない。
つまり，基本システムの導入と同時，またはその後に必須となる構築要件は，" 独自の解決手法（「スマート制御システム」の要求仕様）を確立する " 作業だと判断する。
当社では，このような社会の状況変化に適応していくための基本システムの導入，「スマート制御システム」構築により解決できると思われる問題点の洗い出し，要求仕様の設計等をユーザと共に検討，助成するサービスプログラム「M-DUS」を展開して

イケダ・アキラ㈱ユニティクス 代表取締役〒 810-0003 ・福岡市中央区春吉三丁目 21-18-1002
電話（092）707-0267
E-mail：aikeda@unitics.jp

いる。

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計装・8 月号