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：いまさら聞けない「OPC UA for Robotics」入門（1）（2/3 ページ）

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1回の今回はOPC UA for Roboticsが生まれた背景やその目的を解説する。

[岸泰生／ベッコフオートメーション，MONOist]

「OPC UA for Robotics」で解決したい課題

　ここで課題となるのが、上位コントローラーやモニターに対するロボットコントローラーのインタフェースである。上位コントローラーと複数メーカーのロボットコントローラーを接続して構成するシステムのイメージを図2に示す。これまでは、産業用ロボットメーカー各社がそれぞれ異なるプラットフォーム上にコントローラーを構成し、独自のインタフェースをユーザーに提供してきた。個別の説明は割愛するが、インタフェースと一口に言っても、その形態や機能はさまざまである。その結果、異なるメーカーのロボットコントローラーを同一システム内で使用しようとすると、以下の2つの段階を踏む必要があった。

1. インタフェース仕様書を見ながら個々の違いを吸収するアプリケーション（ユーザーアプリA、B、C）を個別に開発する
2. その上で、全体を制御・監視するアプリケーション（制御／監視アプリ）を構築する

　ロボットユーザーにとってみれば、他のメーカーのロボットを使ってみたくても、インタフェースの違いと、それに伴うアプリケーション開発工数の負担が障壁となる。また、本来同じ意味のデータや機能がメーカーにより異なる名称で表現されている場合や、逆に同じような名称であっても異なる性質のデータや機能を指している場合があり、統一した解釈が難しいといった課題もある。さらには、そもそも対応するインタフェースが提供されていない場合も存在する。

図2　異なるメーカーのロボットコントローラーを組み合わせたシステムのイメージ（クリックで拡大）出典：筆者作成

　ロボットメーカーにとっても、本来の競争軸であるロボット本体やコントローラーの制御機能の開発に全力を傾けたいところだが、それとは直接関係がないインタフェース整備に開発工数を割かねばならないのは負担である。異なるインタフェースを望む多様なユーザーに対応しようとすればするほど、さまざまに異なるインタフェースを同時に開発・維持管理しなければならないジレンマに陥ることになる。また、今までのインタフェースでは工場全体をつなぐような大規模ネットワーク内で使用されることを想定していなかったために、そのセキュリティ確保も課題となる。

　とはいえ、ユーザーがシステム内で使用するロボットのメーカーを1社に限定することで、従来はこれらの問題を回避できていた。また、これまでも日本発のORiN^（※）のような先進的なミドルウェア型共通インタフェースが提案され、使用されてきた実績もあるが、必ずしも浸透しきれてはいなかった。しかし「インダストリー4.0」で提唱されたような、工場や生産クラスタ全体にわたる、より大規模なネットワークを構築していくにあたり、もはやインタフェースの共通化は避けて通れない課題となりつつある。

（※）ORiN（Open Resource interface for the Network）：OPC UAとORiNは排他的なものではないことに注意。ORiNの柔軟性により、ORiNの枠組みの中でOPC UAを使用することも、その逆も可能である
（※）関連記事：いまさら聞けない ORiN入門

「OPC UA for Robotics」策定までの経緯

　このような課題意識のもと、装置間を有機的に相互接続することで高度な自動化や効率化を実現し、スマート工場などへの取り組みを加速するために策定されたのが「OPC UA for Robotics」である。

図3　VDMA OPC Roboticsイニシアティブのコアワーキンググループメンバー（クリックで拡大）出典：VDMA OPC Robotics initiativeプレスリリース資料: making industrial robots ready for the digital production

　ドイツ機械工業連盟（VDMA）のプレスリリースによると、VDMA OPC Roboticsイニシアティブによる検討が始まったのは2017年2月からである。検討は、図3に記載されている14社によるコアワーキンググループを中心に、約35社が参加して進められた。日本を含む全世界の産業用ロボットメーカーに加えて、産業用制御機器メーカーや、エンドユーザーとなる自動車産業から参加した企業がある点は注目だ。

　初版となる「Version 1.00」は、13回の対面会議などを含む2年以上にわたる検討を経て、2019年7月に確定されている。OPC UAが持つ「特定メーカーやハードウェアに依存しない」「一貫したセキュリティ確保が可能である」などの特徴を継承するとともに、産業用ロボットやその周辺機器が内部データを自ら意味付けし、外部から読み書きできるようにする情報モデルの仕様を定めている（図4）。

図4　OPC UA for Roboticsは、対象機器が内部データを自ら意味付けして外部から読み書きできるようにするための仕様である（クリックで拡大）出典：OPC 40010-1 - UA Companion Specification Part 1 for Robotics 1.00, Figure 9