SCADA MAGAZINE

監視制御システム（SCADA・Supervisory Control And Data Acquisition）の略。製造や産業の現場でプロセスの制御と監視を行うシステムのこと。

オートメーション化された工程のシステムを管理し、動作の安全性やエラー判定、ロギングによる情報収集でデータ解析を行うことが可能です。また、近年では監視する対象が製造のみならず、生活インフラ、水道管理、医療、エネルギーなど、あらゆる分野でSCADAが活用・導入されています。

ここではSCADAのシステム構成について確認していきます。システムを一つひとつ理解していけば、より効果的・効率的なソフトの使用に繋がるでしょう。

「各種センサー」「作業端末」などは必要な各種の情報を入力する部分のこと。これは難しいものではなく、常日頃から私達は様々なシステムやツールで触れているものです。

一例で言えば、センサーが把握した状態をタブレットや検査端末のようなもので、人間が目視し、情報を入力するといったようなことです。もっと噛み砕けば検査端末を通じて、「データを伝える」とも言えます。

ちなみに、最近ではこのセンサー部分にIIoT、つまり産業用に IoT（インターネットを通じて物の状態伝える）の活用が検討され始めています。IIoTは機器の構成や情報処理のあり方までインターネットを通じ考えることです。SCADAも例外ではなくIIoTによって工場内の一括監視に包み込む役割が期待されています。

取得されたセンサーのデータは、監視・制御されます。ここで使われる機器が「PLC」と「RTU」です。「PLC」は、プログラマブルロジックコントローラ、「RTU」は遠隔監視制御装置とも呼ばれます。これらは取得された情報の監視・分析を行い、必要があれば制御も行います。

「PLC」と「RTU」の違いを説明すると、PLCは独立して監視制御が行えます。ただ、PLCはデータの一括管理は行えません。一方、RTUは独立せず、上位のシステムに常に接続しています。そのため、一般的な使い分けとしてPLCは自身によるデータ保持、RTUはセキュリティに考慮しつつ上位のシステムだけで保持したい場合に選択されます。

少し表現を変えると、PLCはデータの取り扱いを自分自身で判断できる人。RTUは情報の取り扱いに注意しつつ上司に指示を仰ぐ人のようなイメージです。

「HMI」は、一言で表現するとユーザーインターフェースのことです。先ほどのPLCやRTUへ届いたデータはSCADAへ送られ、HMIによって一括表示されます。ここでは必要に応じ警告や数値などの表示も。これは監視制御システムの役割を持っており、これによって人間による制御が可能になります。

ここまでをまとめると、従業員による入力、または各種センサーによって取得されたデータはPLCやRTUによって監視されます。また、状況によっては制御装置も実行し、必要な情報はHMIによって表示されるというわけです。

TCPやIPは通信基盤であり、ネットワーク上重要な役割をもちます。通信基盤が作動しなければ入力した・監視したデータはHMIに表示されません。必要な情報を適した順番で伝えるための役割とも言えるでしょう。SCADAの場合であれば、現場と管理の橋渡しをするようなイメージです。

ここまではSCADAのシステムについてお伝えしてきましたが、最も肝心なことはSCADAが果たす役割の理解です。

その役割はいうなれば、「現場の見える化と設備全体の管理」です。ここからはSCADAをより深く理解していただくため、国内事例・海外事例などを含めて解説していきます。

国内では廃棄物処理事業や半導体製造メーカー・蒸着製品製造メーカーなどでSCADAの運用事例があります。

廃棄物処理事業では、し尿処理場の各データを収集・管理を行いタンクの残量やバルブの開閉状態を可能に。一目で現場やその稼働状況の把握を実現しています。

半導体製造メーカーでは、メンテナンス担当者が装置の運転状況を確認に把握できるようになり、製造ラインの管理体制を改善。そのため製造装置の停止があった場合であっても、その時間を最小限に食い止められるようになりました。

蒸着製品製造メーカーでは、連続性のあるモニタリングシステムによって、生産に関わる情報の全てが蓄積されるようになっています。これによって顧客からの問い合わせにもスムーズで明確な回答が可能に。当然信頼性の向上にもつながっています。

また、遠隔によって技術スタッフが現場に対して画面を見ながらのタイムリーな指示出しも実現。もちろん各工程の状況をいつでも確認できるのは言うまでもありません。

ニュージーランド・ハミルトン市の給水システムを海外事例として紹介します。給水システム、つまり社会インフラでの活用事例となっており、最新のSCADAによって課題が解決しています。ハミルトン市の水源はワイカト川というニュージーランド最長の河川であり、そこからすべての住民への給水を行っていました。配管は1,000kmという巨大なもので、その配管を利用する水処理プラント・排水処理プラントの稼働が必須だったのです。

しかし、総人口が15万人を超えてくると既存のSCADAではコンプライアンスを満たすことも困難になってきてしまいました。これは既存のSCADAではパフォーマンスが追いつかなくなってきたことが原因です。そこで最新のSCADAを導入し、スプレッドシート管理とデータ保存の自動化させました。コンプライアンスでもある10年間の運用データ保持も満たし、遠隔でのシステム管理を実現しています。

ニュージーランドの事例のように日本でもインフラにおけるSCADAの活用も広がっており、同時に重要な役割を担っています。

ここまでお伝えしたように、SCADAは現場側と経営側の中間をつなぐにあたって重要な役割を持ちます。特に昨今はデジタルトランスフォーメーションが日々進化している時代と言っても過言ではありません。効率化と生産性の向上は常に求められるようになっており、それは一般的な企業だけではなくインフラを提供する組織についても同様です。

組織の課題としてよく挙げられるものの一つは、現場と経営側の温度差です。現場の状況把握・報告や指示出しの簡略化は生産性を高めることにもなります。使い方によっては良い方向に働き方を大きく変えるきっかけにもなり得るでしょう。SCADAのような産業用制御システムは、これからますます進化が求められ、需要も大きくなっていくでしょう。

現代ではスマートファクトリーが広がりを見せています。スマートファクトリーとはクラウドとIIoTによってもたらされたスマート化された工場のことです。特に製造業ではスマートファクトリーは大きな役割を持っており、時代の先を進む取り組みだともいえるでしょう。様々な場所や君からのデータの収集・制御管理においてSCADAは欠かせないものになっています。

ただ、徐々にデータ処理の速度が追いつかなくなっている現実も。その課題を解決する気になっているのはエッジコンピューティングです。これをSCADAと組み合わせるような動きはすでに出てきています。エッジコンピューティングとは、現場に近いエリアのネットワークにサーバーを分散配置さて処理するもの。従来のクラウドではサーバを集約していたためにそのデータ量も集中してしまっています。

つまり、SCADAとエッジコンピューティングが組み合わせればサーバーの負荷が少ない分散された強固なデータ管理も可能になるわけです。この姿こそが一歩先に進んだ次世代のスマートファクトリーの形のひとつだと言えます。

SCADAは社会の重要インフラを支えるシステムとして活用されているがゆえに、設備レイアウトや重要な設定値などの情報を収集する標的となってしまいます。標的型サイバーによるIoTへの破壊行為は2016年度から2017年度でも600%の増加率でした。

その中の一つが前述したHMIの脆弱性を狙ったもので、タッチパネルなどのデバイスの多くはネットワークに接続されており、その為にシステムの最大の攻撃ポイントとなってしまいます。信頼できるネットワーク内に隔離、分離した状態で設置すべきですが難しいのが現状です。

さまざまな分野での導入が進んでいるSCADA。国内外で製造・開発されるSCADAソフトのメーカーや取扱い企業をまとめ一覧で紹介します。どのような特徴的な機能があるのか、導入先や参考となる価格など、各製品の詳細もまとめています。

あらゆる分野で活用・導入される監視制御システム（SCADA）。それぞれの分野での活用方法と導入事例を紹介します。

近年のSCADAは、単純な工場設備のデータを監視制御する表示ツールだけでなく、IIoT（Industrial Internet of Things）は本来はSCADAが担うべきと言われる通り、あらゆる分野でAI化・オートメーション化が進む今、監視制御システム（SCADA）の活用範囲は大きな可能性を秘めています。ここでは、現在のSCADAの課題と今後のSCADAの展望を示すコラムを紹介します。

SCADAは、産業における生産現場を中心に、データの取得と監視、制御を一元的に行うシステムです。具体的な機能としては、下記のようなものがあります。

SCADAは、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）やRTU（遠隔監視制御装置）といった、産業システムにおける様々な機器設備のデータを集めたり、制御したりする機器と接続することができます。これによって、得られたデータを活用して産業システムの稼働状況を監視したり、必要に応じて制御できるようになります。

産業システムやインフラでは、プロセスを構成している多くの機器に、自らの状態を出力できる機能が備わっていますが、それらの入力データをPLCやRTUに送り、そこからSCADAに統合されることで、人間による一元的な監視やコントロールが可能になります。

SCADAには、デバイズの型などを指定するだけで様々なメーカーのPLCと簡単に接続・連携できるものも。標準対応していない外部機器との接続が必要な場合でも、接続可能な仕組みが備わっています。

工場をはじめ、産業の生産現場で使用されるSCADAは、様々な機器設備が「どのような状態にあるのか」データを収集し、全体を一元的に制御監視しています。それらの取得されたデータは、現場を管理している人間が一目で見て分かるように、グラフィカルに処理されて画面に表示されます。つまり、ただ数値を表示するだけでなく、設備の状況を視覚的に把握できるように、アニメーションやグラフに自動的に落とし込んで表示してくれるのです。

SCADAが状況を「見える化」してくれるため、生産状況の効率性も把握しやすいですし、もしトラブルが発生しても、どの部分にどのような不具合が起こっているのか、瞬時に把握することができるため、すぐさま対応することができます。

SCADAの機能によっては、監視状況を2Dだけでなく3Dでも確認することができるため、より詳細にチェックを行うことができます。3Dであれば視点を自由に変えてチェックできるため、不具合の発生状況などをより詳細に確認できます。

SCADAが制御しているシステムにトラブルが発生すると、それを管理者にすぐに伝えるため、アラーム通知を行うことができます。

トラブルの発生をリアルタイムで通知することはもちろん、SCADAの種類によっては、アラーム通知の設定をより詳細に行うこともできます。例えば、アラームの通知を生産ラインや生産機器ごとに割り当てることもできますし、同様に、トラブルの種類ごとに設定することもできます。ひとつのアラームでより詳細・迅速に状況を把握できるのです。また、アラームは遠隔通知も設定可能なため、不具合の発生の通知をメールやSMSで受け取ることもできます。管理にあたっているグループ全員や、勤務時間ごとに送信先を自動で変更することもできるため、様々な生産チームで役立てることができます。

SCADAを使用すれば、それぞれの設備や機器のトレンドグラフを同時に複数表示できます。これにより、システム全体の状況を迅速に確認できるほか、分かりやすく色別に表示できるヒートマップを表示可能。システム全体のなかでどの部分に問題があるのか、どの時間帯にトラブルや不備が発生しやすいのかなど、システムの改善に必要なデータを得ることができます。

SCADAが取得するのは、リアルタイムのデータだけではありません。トレンドデータやアラームログなど、生産システムに発生した過去のデータを蓄積し続けることで、生産システム全体を改善するために必要なデータ分析が可能になります。SCADAのデータベースは設定するために専門知識が必要ということもありませんから、比較的簡単に扱えます。種類によってはコンピューターシステムに負荷が少ないシステムを選択できるでしょう。

また、互換性・汎用性に優れたSCADAを使用することで、サードパーティ製品と容易に接続し、産業システム内のデータだけでなく、ビックデータや経理の情報と連動して分析が可能。これによって、より効率的な業務体制の構築をシミュレーションに繋がるのです。

SCADAには、得られたデータのレポートを作成する帳票機能も備わっています。SCADAで監視しているデータはデータベースに蓄積されているため、それらを日・月報・年報といったかたちで自動的に作成することができるのです。これにより、産業システムの運転日報をより手軽に作成でき、過去の帳票データと照らし合わせることで、今後の稼働に関する方向性を議論したり、整備やシステムの改善に役立てられます。何かトラブルが発生した場合でも、より適切な対応策を取れるでしょう。

このように、SCADAは産業システムにおける情報のリアルタイム監視を可能にするだけではなく、過去の情報を蓄積・分析することで、これまででは不可能であったようなデータの活用を提案が可能になります。生産工場やプラント、流通システム等を運用する企業や機関にとって、情報はただ収集するだけでは片手落ちです。より効率的に情報を蓄積、分析できるシステムを持つことで、業務改善に役立てる必要があると言えるでしょう。

SCADAでは、産業システムの操作やデータにアクセスできる、権限設定をはじめとしたアクセスセキュリティの設定が大切です。データの観覧や書き込みの権限等について、ユーザーごとに設定ができるれば、アクセスレベルを設定したり、特定のユーザーのみに権限を持たせることによって、データを守り、産業システムの安全性をより高めるられるのです。

それぞれのユーザーの権限は、パスワードだけでなく複数キーと組み合わせることで、より細かく設定することが可能。SCADAに対するアクセスの履歴はもちろん、「どのような操作を行ったか」についてもユーザーごとにログを残せるため、産業システムの不正利用を防げます。

SCADAには、生産システムを監視しているネットワークカメラの映像を取り込み、工程図のなかに表示できるシステムもあります。データの数値やグラフィックだけでなく、映像を確認することができるため、リアルタイムでの異常監視はもちろん、トラブルが発生した場合でも、実際の映像を遠隔での確認が可能。接続できるネットワークカメラは、主要メーカーの製品をはじめ、特定のプロトコルを使用しているものであればどのようなものでも接続可能。SCADAの種類によっても異なるため、導入にあたっては確認が必要です。

SCADAは導入してからも様々なテストや環境に合わせた調整が必要になります。ここでは、導入後によくある質問をピックアップしてまとめましたので、これから導入を考えている人はチェックしてみましょう。