ソフトウェアデファインドオートメーションを支える制御プログラム構築技術：製造業ソフトウェアデファインドの潮流（2）（1/4 ページ）

本連載では、ソフトウェアデファインドオートメーションおよびソフトウェアデファインドマニュファクチャリングのトレンド、方向性と実現に向けた要点について、多くの製造領域のリーダーやテクノロジープレイヤーとの議論を通じた筆者の考えを述べる。今回は、ソフトウェアデファインドオートメーションの実現に向けて必要なコンセプトや、メリットおよび課題について考える。

[芳賀圭吾／合同会社デロイト トーマツ，MONOist]

　本連載では、ソフトウェアデファインドオートメーション（Software-Defined Automation、以下SDA）およびソフトウェアデファインドマニュファクチャリングのトレンド、方向性と実現に向けた要点について、多くの製造領域のリーダーやテクノロジープレイヤーとの議論を通じた筆者の考えを述べる。

　前回は、ソフトウェアデファインドの概要を説明しながら、スマートファクトリーを志向する中で、なぜソフトウェアデファインドが必要とされているのか、その背景を考えた。複雑化するOT（制御技術）システムにあって、従来のアーキテクチャは限界を迎えつつある。今回は、SDAの実現に向けて必要なコンセプトや、メリットおよび課題について考える。

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SDAの概要

　SDAは、制御システムに関わる各要素を、ソフトウェア上で統合的に管理可能な状態とすることで、ITを活用した柔軟でスケーラブルなソフトウェア主導型のOTシステムを実現することである。

　従来は密接に結び付いていた、各設備機器の制御プログラムやデータフロー、コントローラーなどのリソース管理をソフトウェア上で一元化することで、システム全体の可視化／最適化を実現する。

　例えば、仮想的なPLC（プログラマブルロジックコントローラー）や制御ノードを必要に応じて追加／削除し、設備や生産ラインの変更にも柔軟に対応できるようになる。加えて、リソース（CPU、メモリ、ネットワーク帯域など）の利用状況をリアルタイムで監視／管理することで、システムの安定稼働や稼働率向上に寄与する。

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SDA実現の根幹となるハードウェア非依存の制御プログラム構築

　現在主流である制御ロジックプログラミングの規格であるIEC 61131-3は、単一のPLC内での制御ロジック完結を前提とした集中制御型、サイクル駆動型の制御プログラムを前提としている。それを記述するための5つのプログラミング言語や、それを実行するためのプログラム構造、データ型、設計方法論を標準として規定している。

　ただし、プログラミング言語や設計方法論に焦点を当てており、ハードウェアやベンダー依存の部分については直接的な規定は行っていないため、次のような相互運用性の観点からの課題が発生している。

• 単体PLCでの制御完結を原則とする一方、各PLCにおける具体的なハードウェアの入出力（I/O）アドレスの設定や、フィールドデバイスとの通信方式などは規定していない
• プログラムの実行環境（ランタイムシステム）は、各PLCメーカーが提供する独自の環境に依存する
• 一部の制御機器ベンダーは、IEC 61131-3規格に準拠したプログラミング言語に独自のライブラリや関数ブロックなどの拡張機能を追加している場合があり、ベンダー間の移植を難しくしている

　一方、分散型制御システム向けに設計された規格であるIEC 61499は、次のようなコンセプトから、主に大規模分散システムにおける、制御プログラムの相互運用性を確保しようとしている。

• 制御ロジックを、特定のデバイスに依存せず、イベント駆動型での論理的機能に焦点を当てた形で記述しモジュール化した「ファンクショナルブロック」を制御プログラミングの中核とする
• 物理デバイスを抽象化した「デバイスモデル」を使用し、制御ロジックを物理デバイスにマッピングする形式とすることで、柔軟／効率的な展開を実現する
• 制御ロジックを複数のデバイスに分散して実行することを前提とし、ハードウェアの制約を受けずにシステムの拡張や再構成を可能とする