評価高まるFA用コンピュータ 工場から社会インフラ設備まで幅広い需要 高い信頼性と長期安定供給ベンダー間協業で新しい価値も

【FA用コンピュータの現状】

産業コンピュータと比較される市販の汎用コンピュータは、常にCPUやHDDなどに最新の機能を採り入れた製品が安価で入手でき魅力的ではあるが、その一方で、頻繁なモデルチェンジによる仕様変更、OSや部品の安定供給性、温度・振動などの耐環境に対する弱さ、壊れた際のリプレイス可否やその評価工数など、生産設備・装置という用途においては使いづらい点が多い。

例えば、高温・多湿、油滴・水滴が飛び散るなどの悪条件下での使用といった耐環境面や、プレス機・多軸モーション制御などが近くにある際の耐振動面を考慮しなければならない過酷な現場には、汎用PCの使用は難しい。このような現場には、長期間安心して使えるようにFA用コンピュータが必要になってくる。

開発や保全担当者の立場でみれば、なるべく安定して同じ仕様を継続使用することを望んでいる場合が多いため、初期コストだけで汎用PCを選ぶか、保守費用も含めて長期運用コストでFAコンピュータを選ぶかという判断は難しい問題であるが、長期間信頼して使えるという安心感からFA用コンピュータを採用するケースが増えている。

最近は、ゲーム業界や業務端末といった領域でも信頼性を求めてFAコンピュータを使用するところが増えており、今後も市場が伸長することが確実視されている。

HMI(ヒューマン・マシン・インターフェイス)機器の歴史としては、89年にタッチパネル操作が可能な端末としてプログラマブル表示器が市場に登場し、91年にはFA(産業用)パネルコンピュータとして、モニタを一体化したパネル型のコンピュータが製品化された。現在では、様々な生産現場や公共設備などで幅広く採用されている。

現在の市場規模は、FAコンピュータが08年270億円前後、09年240億円前後、パネルコンピュータが08年80億円前後、09年60億円前後と推定され、合わせると08年350億円前後、09年は300億円前後を形成しているものと見られる。

【制御コントローラ用としてのFA用コンピュータ】

近年の半導体製造装置やFPD製造装置などは、従来別々であった工程を一体化処理することや、並行処理することで処理時間の短縮やスループットの向上が図られており、従来に比べより複雑なプロセスを短時間で高速処理する必要性が生じている。このため1つの装置に複数台の制御コントローラが必要となり、複数台のFAボックスコンピュータを使用するケースも増えてきている。

このような用途においては、従来ではPentium43GHzクラスのCPUを搭載した製品が主流であったが、最近では最先端のデュアルコアCPUや、メモリ2GBクラスのハイスペックな製品が求められている。インターフェイスについても増設コストを少しでも減らすために豊富なシリアルやUSB、拡張スロットを持つことが必要とされている。最近の主流としては、インテルのデュアルコアCPU
CoreTMDuo2GHzクラス、チップセットには945GME以降に対応した製品に焦点が当たっている。拡張スロットには、画像処理ボードやモーションコントロールボード、各種フィールドバスボード、GP/IB通信ボード、AD変換ボードなど用途別に応じたボードを使用し、またシリアルやUSBには各種ホストコントローラやUPS、計測装置などの周辺装置を接続することが多い。

要求される仕様は様々であるが、なかでも最重視されるのはやはり「信頼性」であり、24時間連続的に稼働する厳しい現場において、「いかにダウンタイムを削減できるか」が課題となっている。

新しい動きとして、Windowsだけではできないリアルタイムな制御を求めて、マイクロネット社のINtimeのようなリアルタイムカーネルを併用する場合も増加傾向にある。これはPLCでは実現できない処理の領域(例えばプロセス処理用の「学術計算」や高級言語によるプログラミングなど)を実現するため、制御部分はリアルタイムOS上による処理を、制御以外の部分については通常のWindows
OS側による処理を行うこととし、これを1台のPC上で実現しようとしている。従来であれば、コンピュータの性能が追いつかず、こういったWindows
OSとリアルタイムOSを同時に走らせるということは非常に困難であったが、近年は発展が著しいコンピュータの高性能化により実現できるようになった。

このようなワンボックス化を実現することで、従来現場にあった複数台のPCや周辺装置及び、それらを連携する通信部分をコンパクトに集約し、装置の小型化と共に処理能力の向上、保守部品・運用コストの低減など、様々な効果をもたらすことができる。今後インテルが提唱するバーチャル・テクノロジー(VT)技術の発展に寄与するところが大きいとされている。

一方、日本を含むアジアにおいては、計装におけるPLCの占めるウエイトが非常に大きいため、I/O周りの制御や接点の設定などはPLCで処理することが標準的になっている。これに対し、北米や欧州市場では、コンピュータから各種フィールドバスボードを経由して、I/Oを直接制御するというケースが主流になりつつある。もともと海外市場では、コンピュータによるシステム構築が標準であったため、こういったワンボックス化の流れが急速に進展している。

日本国内では、複雑な制御を必要としない装置であれば、PLCの位置づけは簡単に変わらないものと見られるが、海外に目を向ければ、こうした流れはここ数年の間で決して無視できないものになると予測される。

【HMI端末・情報収集端末としてのFA用コンピュータ】

制御コントローラがハイスペック・信頼性・拡張性を要求されるのに対し、装置の顔(HMI端末)や生産ラインの情報収集端末として使用されるFA用コンピュータは、CPUスペックや拡張性よりも、コンパクトな筐体、ファンレス対応、コストなどの組み込みに適した要求が多い。実際の使用例では、POP端末として上位サーバからの製造指示を確認し、それに基づく作業内容をPLCや温度調節計などの各種コントローラに指示し、その結果を収集する場合などがある。

こうした場合、端末で複雑なデータ処理をすることは少ないため、高速なCPUスペックを要求するようなケースは少ない。ただし、信頼性を求められるのは必然であり、有寿命部品を減らすためのファンレス対応、Windows
XP
EmbeddedによるHDDトラブル回避、バッテリユニットによる瞬停対策などが進んでいる。

最近の傾向では、プログラマブル表示器のHMI端末を長年使用してきた装置メーカーが、パネルコンピュータへの移行を検討するケースが増えてきている。これは、従来計装技術を担ってきたラダープログラム世代が少なくなり、再利用性の高いC言語などの高級言語(HLL)世代への世代交代が進んできたことが一因となっている。他社にない新たな付加価値を装置につけるために何が必要であるか。その選択肢の一つとして、「パネルコンピュータの汎用性」が着目されている。

装置メーカーは、他社との差別化を図るための独自技術のプラットフォームとして、汎用アーキテクチャを選択するケースが増加傾向にある。その際、GUI構築などについてはHMIソフトウェアなどを導入し、画面の見映えや、PDFなどのドキュメント閲覧機能、リモートモニタ機能などを構築することで、アプリケーションとしての付加価値を高めている。しかしながら装置にはファミリーがあり、全てのレンジの装置にパネルコンピュータなどを導入することは難しい。この場合、ローエンドレンジはプログラマブル表示器などを使用するケースが多く、その場合に専用のプログラマブル表示器と汎用のパネルコンピュータとの間でHMIアプリケーション資産をどのように流用できるかが、プログラミング工数上の大きな問題となっており、HMIソフトのメーカーはこの課題に応えなければならない。

また、プログラマブル表示器、作画ソフト、パネルコンピュータを1社ですべてサポートできるメーカーは少なく新たな課題ともいえる。

【FA用コンピュータの今後の動向】

FA用コンピュータは、産業界におけるOSの遷移(Windows
7など)や、PCIからPCI
Expressへの移行が緩やかであるが進むものと予測されている。
また、地球環境問題への取り組みとして、省エネルギー化や有害物質排除も重要なテーマである。FAコンピュータによる制御領域の拡大が顕著に進む中で、インテルや各種ベンダーとの協業などで新しい製品・新しい価値を持った商品が市場に出てくることが予想される。

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