OPC UA：システム、デバイス、機械を接続する最も簡単な方法

現代の産業社会では、工場内のさまざまな機械やデバイス間のシームレスな連携が不可欠となっています。さらに、これらの機械はコンピュータや遠隔地のデータベースとも通信を行います。こうした相互接続性により、企業は安全かつ一貫性のある方法でデータを収集することが可能になります。

異なる機械間の連携を可能にするため、OPC（Open Platform Communications）財団は自動化通信規格を策定・制定しました。この標準プラットフォームである「OPC Classic」は、機械間の相互運用性を実現し、Windows を通じて工場現場での自動化を促進します。

しかし、さまざまな機器、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上で動作している場合、機器間の通信に問題が生じることがあります。さらに、相互接続の利点を十分に活かすためには、メーカー側に高度な技術的知識が求められます。

結局のところ、マシンからの入力データを転送するにはWindows が必要になります。残念ながら、これにはハードウェアの設定や継続的な更新、さらにはシステムの維持管理やセキュリティ対策の手間がかかるため、多くの企業にとってOPC Classicは扱いにくいものとなっています。

これにより、よりシンプルで、よりオープンかつ包括的な規格であるOPC UAが開発されました。その結果、現代の製造現場では生産システムにOPC UA規格が導入され、生産の最適化と効率の向上が図られています。

この記事では、OPC UA規格について、また製造業者がOPC UAを活用して現場のシステムや機械を連携させている方法について解説します。

OPC UAは「Open Platform Communication - Unified Architecture」の略称であり、基盤となるシステムアーキテクチャに関係なく、クライアントとサーバー間の安全なデータ交換を可能にする通信規格です。つまり、従来のOPCの役割を果たすだけでなく、機械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可能にすることで、その機能を拡張しています。

多くの現代の製造現場では、さまざまな種類の設備が導入されており、それぞれが異なるシステム上で稼働しています。OPC UAは、これらの機械と企業が使用する製造システムとの間で、シンプルかつ安全でシームレスな相互運用性を実現します。これは主に、OPCWindows 代わりにTCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）を採用しているためです。

簡単に言えば、OPC UAは機械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するものです。これにより、Microsoft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、このオープンなインターフェース規格は、単なるデータ転送の円滑化にとどまりません。従来のOPCとは異なり、統合アーキテクチャ版では、データを機械可読形式で意味的に記述します。これにより、OPC Classicを実行するシステムと比較して、機械間の通信がはるかに効率的に行えるようになります。

製造業では、この通信規格をさまざまな形で活用しています。その例としては、次のようなものがあります：

• 工場設備および装置の診断

• リモートマシン管理

• リモートワーカーへの支援

• 産業セキュリティ対策の強化

• 産業用IoT（IIoT）を介して機器データをクラウドに転送する

• OPC UAは、製造企業のデジタルツールのためのグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）設計の指針となる

インダストリー4.0の中核をなす要素の一つは、産業機器間の接続性と通信であり、これにより製造業者は生産プロセスの効率化に不可欠な情報を得ることができます。しかし、課題となるのは、多種多様な異なる機器が共通の言語で通信する必要があるという点です。

OPC UAは、デバイスや機械間の安全かつ標準化されたデータ転送を実現するための、実用的かつ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に与える影響は以下の通りです：

データセキュリティの強化： Windows 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は暗号化機能が組み込まれているため、ネットワークファイアウォールへの依存を不要とし、より強固なデータセキュリティを実現します。

この規格は、主要なセキュリティプロトコルを通じて、クロスプラットフォームでのデータセキュリティを確保します。例えば、x.509は認証とデータ暗号化を担当します。

オープン性と拡張性の可能性：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公開されています。これにより、技術力のあるメーカーは、自社の監視制御・データ収集（SCADA）システムを統合し、よりカスタマイズされたソリューションを実現する機会を得ることができます。

さらに、OPC UAが標準規格であることから、メーカーは当面の間、このシステムが業界全体で引き続き利用され続けることを確信できます。

分散型情報フロー：インダストリー4.0は、さまざまなデバイス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なデータフローを排除することで、これを可能にします。その代わりに、この規格により、メーカーはより柔軟なデータモデリング構造を利用できるようになります。

製造業の企業は、産業用IoT（IIoT）のメリットを享受するため、工場にインターネット接続可能な機器を導入している。

その利点には、次のようなものがあります：

• 自動化による生産効率の向上：OPC UAプラットフォームを介した機械間の通信により、製造業者はデータ収集を自動化できます。これにより、人手による入力作業が不要となり、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無駄が削減され、生産プロセスの効率化が図られます。

• 情報に基づいた意思決定： スマートファクトリーでは、現場の接続デバイスから膨大な量のデータが生成されます。これにより、管理者はこのデータを分析して業務上のボトルネックや非効率な点を特定し、生産プロセスを改善するための、より的確な意思決定を行うことが可能になります。

• 予知保全：製造施設において、機械の稼働停止は非効率性の最大の原因の一つとなり得ます。アバディーン・リサーチ・グループによると、製造業全体における1時間あたりの平均ダウンタイムコストは26万ドルを超えています。このため、企業にとっては、設備のメンテナンススケジュールを確実に管理し、機械が停止する前にメンテナンスが必要な時期を特定することが、これまで以上に重要になっています。

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