特集:IoTがもたらす製造業の革新〜進化する製品、サービス、工場のかたち〜
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» 2020年05月25日 11時00分 公開

いまさら聞けない「OPC UA for Robotics」(2):「OPC UA for Robotics」の現在地と将来への展望 (1/3)

産業機器のインタフェース共通化を目指すOPC UAのコンパニオン仕様の1つに、産業用ロボットを対象とする「OPC UA for Robotics」がある。本連載では「OPC UA for Roboticsとは何か、何ができるのか」について、想定される活用シーンとともに紹介する。第2回の今回は「OPC UA for Robotics」の現在の状況と今後の展開について紹介する。

[岸泰生/ベッコフオートメーション,MONOist]

 産業機器のインタフェース共通化を目指すOPC UAのコンパニオン仕様の1つに、産業用ロボットを対象とする「OPC UA for Robotics」がある。本連載では「OPC UA for Roboticsとは何か、何ができるのか」について、想定される活用シーンとともに紹介している。

 第1回「産業用ロボットの共通インタフェース『OPC UA for Robotics』が目指す世界」では、「OPC UA for Robotics」が生まれた背景を述べ、リリース済みの「OPC UA for Robotics Part 1」を概観した。今回は一歩踏み込んで、Part1の位置付けや制約に注目する。また、OPC UA for Roboticsの将来展開について、2020年4月2日のドイツ工作機械工業会(VDW)とドイツ機械工業連盟(VDMA)の共同発表にも触れつつ考察する。

「OPC UA for Robotics Part1」の概要

 まずは、前回紹介した「OPC UA for Robotics Part1」の概要を簡単に復習する。「OPC UA for Robotics」は、さまざまな産業機器の情報モデルを定義するOPC UAのコンパニオン仕様の1つである。その目的は、機種やベンダーごとに異なっていた産業用ロボットのインタフェースを共通化してロボットを使った生産システム構築や統合管理を促進し、高度に効率化された「つながる工場」を実現することである。

 産業用ロボットやその周辺機器は「モーションデバイスシステム」や「モーションデバイス」と総称される。その構成要素を階層的に連ねた情報モデルをOPC UA上に構築することで、対象の「モーションデバイス」が内部データを自ら意味付けし外部から参照可能とする枠組みを提供している。なお「モーションデバイス」の範囲は狭義のロボットにとどまらない。複数の制御軸を有する多くの自動機械・装置を対象とすることができる点は、あらためて強調しておきたい。

 モーションデバイスが有するデータは膨大であり、使用目的や手段によってさまざまな形態のインタフェースが存在し得る。その中でも「Part1」は、モーションデバイスの状態監視や資産管理に目的を絞ってインタフェースを定義している。そのため、個々のロボットや周辺機器およびその要素の状態を、外部クラウド/データベースから逐次参照する使い方が想定される(図1)。例えば生産実行システム(MES)から能動的に指令を送るような用途はまだ想定されておらず、情報は基本的に読み取り専用となっている(※1)

(※1)クラウド/データベース側からモーションデバイス側のデータを読み取る方向に限られる。ただ、仕様上は、読み取り限定は必須要件ではなく「実装するベンダー次第で書き込み可能にしてもよい」とされている

photo 図1 OPC UA for Robotics Part 1は、状態監視や資産管理のためのインタフェース仕様である(クリックで拡大)出典:OPC 40010-1 - UA Companion Specification Part 1 for Robotics 1.00, Figure 8

工場における垂直統合の意味

 Part1で紹介されている「垂直統合(vertical integration)」の意味について、図2を参照しながらあらためて説明したい。図2は工場(生産システム)ネットワークを抽象化したものだが、ネットワークはその階層により以下の3種類に大別できる。

  • IT(Information Technology)ネットワーク:オフィスやインターネットとつながる情報通信ネットワーク
  • OT(Operational Technology)ネットワーク:各種機械装置やシステムの制御、運用のためのネットワーク
  • フィールドバス:各種機械装置やシステムの内部構成要素をつなぐネットワーク

 これらの中でOPC UAが対象としているのは、主にITネットワークとOTネットワークである。Part1は、ITネットワークの中でもフィールドから最も遠い、クラウドやERPとの接続を意図したものである。ネットワーク階層の上下をつなぐことから「垂直統合」と呼ばれている(※2)

(※2)これに対し「水平統合」は「モノづくりのバリューネットワークにおける異なるステージのITシステムを統合すること」とされている(Forschungsunion, acatechの“Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0. Final report of the Industrie 4.0 Working Group”における定義による)。図2中の異なる装置間(ロボットとプレス機など)の連携も「水平統合」と呼んで差し支えないだろう。

 従来、産業用ロボットコントローラーは、フィールドレベルでPLC (Programmable Logic Controller)や産業用PCなどと接続されることがあっても、ITネットワークと直接接続されることは少なかった。しかし、ドイツによるインダストリー4.0提唱など、つながる工場に向かう大きな流れができつつある中、IT系への接続も徐々に意識されるようになってきた。つまり、垂直統合のインタフェースが必要となったのはごく最近で、まだデファクトスタンダードが存在しない領域であった。そこにドイツ機械工業連盟(VDMA)が旗振り役となり策定したのが、「OPC UA for Robotics (Part1)」なのだ。

photo 図2 工場(生産システム)ネットワークにおける産業用ロボットの垂直統合(クリックで拡大)出典:OPC Foundation「OPC Unified Architecture、Industrie 4.0およびモノのインターネット対応の相互運用性」中の図に筆者が加筆
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