機能を機器から解放しよう

機能を機器から解放しよう 設備が替わっても設計を受け継ぐ Software-defined Automation https://itfactory.s-facom.jp/ IT Factory White Paper No.4 1

目次 エグゼクティブサマリー 1. 工場の外で変わった条件が設備の中へ入ってくる 2. 検査を一つ増やす。それだけの依頼がなぜ難しいのか 3. 設備の働きを機器の中だけに閉じ込めない 4. ソフト社は何を設計しておいたのか 5. 最初の設備で作った機能を次の仕事へ持ち出す 6. SDA が変えるのは設備の設計を引き継ぐ単位 参考文献・注 IT Factory White Paper No.4 2

エグゼクティブサマリー 新しい検査を加える。生産終了になったコントローラーを替える。 設備を使い続ける間には、最初の設計になかった仕事が何度も訪れます。そのた びにプログラムを広く読み解き、機器に合わせて作り直さなければならないのなら、 変更の負担はどんどんと積み上がっていくことになります。 Software-defined Automation（SDA）は、検査や搬送の機能を動かすコントロー ラーから分けて定義します。機器を替えるときも、機能の役割と連携を引き継ぐ道 が開ける。対応する共通実行環境は、メーカーをまたいで機器を選ぶ余地にもつな がります。 機能の役割と使える条件が明らかなら、次のエンジニアは、前任者の作り込みを 一からたどる前に、何を残し、何を変えるかを考えることができます。 SDAを機能のモジュール化・標準化と組み合わせ、一台の設計を別の設備や次の 担当者も育てていける資産にする。そこに大きな意味があります。 つまり、設計の価値は、稼働後に積み上がっていくものなのです。 本稿では、ハード社とソフト社の仮想例から、その違いを追います。 なお、実機に触れる場として、発行元の新エフエイコムのスマラボ小山には、 EcoStruxure Automation Expert（EAE）を使った組立装置と検査装置が展示され、 事前の申し込みで見学することができます。[10] IT Factory White Paper No.4 3

1. 工場の外で変わった条件が設備の中へ入ってくる 調達先を替える。生産する国を見直す。別の製品を既存のラインで作る。 経営判断が下りると、現場には工程を変える仕事が届きます。機械がまだ使えて も、検査条件、搬送順序、設備間の連携まで、そのまま使えるとは限りません。 こうした見直しを促す出来事が続きました。新型コロナウイルスの感染拡大は、 一部の製造品や医療用品の供給網を混乱させました。[1] 必要なものを安定して調達で きるという前提が、経営課題として問い直されたのです。 為替や通商政策も採算の条件を動かします。2024 年 7月にかけた円安は、円ベー スの輸入物価を押し上げました。[2] 2025 年には、米国の関税引上げと EUの対抗措 置の決定・一時停止が相次ぎました。[3] 調達や販売の条件は、設備の耐用年数より短 い時間で変わることがあります。 設備を変える時間と費用によって、選べる策は変わります。 工場の中でも事情は同じです。品種が増える、コントローラーが生産終了になる、 設計した人が退職する。そのたびに広く設計をやり直すなら、機械が使えるだけで は事業を続けにくくなります。 では、変化が決まった後に、工場が動ける余地をどう残すか。 SDAは、制御ソフトウェアの設計から、この問いに向き合います。検査を一つ増 やす場面を見てみましょう。 2. 検査を一つ増やす。それだけの依頼がなぜ難しいのか 月曜の朝、金属製のワークがコンベヤーを流れてきます。カメラの前で止まり、 外観検査を受け、良品と不良品に振り分けられます。設備は今日も仕様どおりに動 いています。 そこへ、新しい依頼が届きました。 次の製品の立上げに合わせ、外観検査の後に寸法検査を加えてほしい。外観に加 え、外径も基準を満たしたものだけを、良品として流したいという依頼です。 IT Factory White Paper No.4 4

図 1 両社に共通する変更依頼。 外径の検査を加え、外観と寸法が両方OKのワークを良品へ流す。 ハード社はコントローラーごとに設計をまとめ、ソフト社は SDAと機能の標準化 を組み合わせています。どちらもソフトウェアを使う、説明用の仮想企業です。こ の例では検査ごとにコントローラーを分けています。[11] ハード社の担当者は、既存のプログラムを開きます。搬送と振分、最終判定は PLC1、外観検査は PLC2。標準の FB（ファンクションブロック）も使っていますが、 検査の処理と、PLC固有の通信や入出力（I/O）への対応は、機器ごとのプロジェク トの中にあります。 寸法検査用の PLC3 を加えるなら、結果をどこへ送り、最終判定にどう組み込む か。送る側と受け取る側で、ワークの識別情報や合否、処理の完了を対応させます。 PLC1 の工程順序や、結果が届かない場合の停止・異常表示にも手が及びます。 こうして検査を一つ増やす仕事が、機器をまたいで影響をたどる仕事へと広がっ ていきます。 IT Factory White Paper No.4 5

図 2 ハード社の増設 上段のオレンジは追加・変更する部分、下段のオレンジ枠は送信側と受信側で照合する項目。 PLC3を新設し、PLC1 の順序・判定・異常表示を変更する。 既存の PLC2 も含めて送受信の仕様を照合する。 ソフト社にも同じ依頼が届きます。 担当者がまず確かめるのは、機能のつながりです。外観検査の受け渡しは使える か。寸法検査は何を返すか。二つの結果を、どの機能がまとめるか。 残す機能と変える機能を見分けてから、追加した検査の実行先を考えます。 ソフト社でも新しい検査と判定の設計、接続、試験は必要です。それでも、要求 のために変える設計と、機器に合わせる設計を別々に追えます。 なぜ、この違いが生まれるのでしょうか。鍵は、機能と機器を最初から分けて持 っていることです。 3. 設備の働きを機器の中だけに閉じ込めない ソフト社は、検査や搬送の働きを、特定のコントローラーから分けて定義してい ます。 IT Factory White Paper No.4 6

SDA では、機能と連携をソフトウェアで定義し、どこで動かすかを別に扱います。 設備を動かす機器は欠かせませんが、その働きを特定の一台に結びつけずに持てる のです。 増設前の図 3を見てください。上段は、搬送・工程進行、外観検査、判定、振分 という機能のつながり。下段は、それらを実行するコントローラーです。設備に何 をさせるかと、どの機器で動かすかを、分けて設計しています。 図 3 上段は機能の連携 緑の搬送・工程進行、判定、振分をコントローラー1へ、 紫の外観検査をコントローラー2へ割り当てる。 灰色は機器間の FB 通信、青線はセンサーや駆動機器への接続。 この構造なら、検査機能を残す判断と、機器を替える判断を切り分けられます。 コントローラーは PLCや制御用 PCなど、ソフトウェアを動かす機器です。カメラ やモーターは信号をやり取りする接続先で、検査対象のワークとは区別します。 具体化する手段の一つが、シュナイダーエレクトリックの EAEです。機能ブロッ クの実行先への割当てと、ソフトウェア上の信号を実際の I/O へ結びつける作業を 別に扱います。[5] IT Factory White Paper No.4 7

基礎となるのは、分散制御の機能ブロックや機器などを扱うモデルの規格「IEC 61499」です。[6] 機器をまたぐ連携は、UniversalAutomation.org（UAO）が管理する共通実行環境 が支えます。別々のコントローラーに割り当てた FB同士の通信を、この実行環境が 扱うためです。[4] 設計者は、機器ごとの通信処理に先立ち、機能同士のつなぎ方から 考えられます。 さらに、異なるメーカーの対応機器が共通実行環境を搭載していれば、機能を引 き継ぎながら、別メーカーの機器を選ぶ道も開けます。[4] 標準化と機器からの分離を組み合わせ、一台のための設計を次へつなぐのです。 4. ソフト社は何を設計しておいたのか 検査の処理を書く前に、検査が引き受ける役割を決める ソフト社の検査制御は、指定されたワークの検査を実行させ、結果か異常を知ら せます。カメラの画像処理そのものと、検査を要求して結果を受け渡す制御は、分 けてあります。 図 4の中央が検査制御モジュールです。左から開始要求とワークの識別情報を受 け取り、右へ結果を返します。カメラ固有の指令や応答は下側へ切り分け、呼び出 す側は共通の受け渡しを頼りに連携できます。 IT Factory White Paper No.4 8

図 4 検査制御が受け取る要求と、返す結果・異常を揃える。 カメラに合わせる接続は、その受け渡しから切り分ける。 寸法検査を増やすときも、呼び出す側は、何を要求し、何を受け取るかを共通の 形で扱えます。 外観と寸法で中身が違っても、役割と受け渡しを揃えれば、設備へ組み込む入口 を揃えられるのです。 増設では、新しい検査だけでなく変わる判定を見分ける 月曜朝の依頼に戻りましょう。 ソフト社は、外観検査と振分をそのまま使えるかを確かめます。検査結果の返し 方と、振分が受け取る合否の意味が新構成でも合っていれば、内部の処理を維持す る候補になります。 一方、搬送・工程進行には、寸法検査を受ける順序を加えます。判定も「外観が OK」から「外観と寸法が両方OK」へ変わります。図 5の橙色は、この新しい要求 のために追加・変更する機能です。 IT Factory White Paper No.4 9

図 5 緑は内部を維持する候補、橙は追加・変更。 灰色の破線矢印は、中段の各機能を下段のコントローラーへ割り当てる対応を示す。 設計者が力を使うのは、二つの結果の扱いです。 同じワークの結果が両方とも有効に得られたか、片方が届かなければどこで止め るか。前のワークの結果を使って良品にすることは避けます。 通信を実行環境が扱っても、検査の意味と異常時の動作を決める仕事は残ります。 外観検査はコントローラー2に残し、寸法検査は追加のコントローラー3へ。引き 継ぐ機能が見えていれば、今回変える順序と判定、その組合せの試験へ、設計の焦 点を合わせやすくなります。 変更に強い設計は、変える場所だけでなく、残せる場所を明らかにします。 保守で機器を替えるとき、検査まで作り直すのか 今度は、外観検査用コントローラーが生産終了となり、更新する場面です。 IT Factory White Paper No.4 10

検査方式も合否基準も変えません。それなのに検査の設計まで広く手直しするな ら、機器を使い続ける負担は小さくありません。 図 6の左側では、検査の処理と、機器固有の命令・通信・I/O 設定が結びついて います。移行するには、その依存箇所を調べて置き換える作業から始まります。作 り方によっては、通信相手や判定側の修正・再確認にも及ぶでしょう。 右側では、検査機能を引き継げる条件が整えば、内部の処理を作り直さず、実行 先とカメラなどへの接続に変更を絞れます。 機器の寿命が来ても、作り込んだ検査の働きは残せる。機能と機器を分ける価値 が、仕事の違いになります。 図 6 検査の要求は同じでも、実行機器は替わる。 ハード社は依存箇所をたどり、 ソフト社は機能を残す判断と機器に合わせる変更を分ける。 移行先にも対応する実行環境や機器固有機能、必要な性能があり、I/O を結び直せ ることが前提です。[4] 従来方式にも移行ツールや依存部分を分離する設計はあります。[7] SDA は、こう した工夫に共通実行環境を組み合わせ、選べる機器と引き継げる機能の範囲を広げ ようとするものです。 IT Factory White Paper No.4 11

5. 最初の設備で作った機能を次の仕事へ持ち出す 機器を替えても機能を残せるなら、別の設備でも使えるでしょうか。 ソフト社は、動くプログラムとともに、検査機能の使える条件や受け渡しの仕様 を整えます。次の担当者が内部をすべて読み直す前に、適用できるかを判断できる ようにするためです。 EAEには、制御ロジック、画面、文書、I/O 接続情報などをCATという型にまと める仕組みがあります。[5] 図 7 では、共通の定義を今回と次の設備へ適用します。接続と試験結果を添えて 残せば、一人が作った機能が、複数人で改良する土台になります。 図 7 共通の機能定義を、今回の設備と次の設備で使う。 「版と試験」を添えて管理する方法は、本稿の運用上の提案。 設計者の仕事も、過去の設備から変更箇所を探すことに加え、機能の役割と異常 時の受け渡しを定め、別の人が使える形にする仕事へ広がります。分散させたとき の制約、版管理、試験・復旧まで考えることが、次の変更を支えます。 ただし、共通機能を増やすこと自体が成果ではありません。検査追加の調査・設 計・接続・試験にかかった人時と、依頼から稼働までの日数を追うことで、何が軽 くなり、どこに負担が移ったかが見えてきます。 IT Factory White Paper No.4 12

表 1 は、個人、部門、工場それぞれの成果の例です。 表 1 検査追加の設計と工場の成果を確かめる。 見る単位 確かめること 記録する値の例 設計者個人 影響範囲の判断と変更設計 調査・設計の人時、レビュー後の手戻り の品質 件数 設計部門 共通機能を複数人で使い、 大きな修正なしで使えた割合、引継ぎか 変更できるか ら変更着手までの時間 工場・会社 変更対応の速さと総費用 依頼から稼働までの日数、改修費用、現 場停止時間 機能を引き継ぐには、使う権利と扱える人も欠かせません。 ソースや設定、ライブラリの納品・利用・版管理、他の SIer へ渡す条件を合意し ておけば、共有する仕組みが仕事につながります。開発ツールや実行環境、支援会 社との関係は、機器から機能を分けた後も残るからです。 夜間に設備が止まったとき、保全者は何を見て異常を絞り、どの版へ戻し、誰と 復旧を進めるのか。 性能や安全、ネットワーク、OSや実行環境の更新も含め、動かし続ける条件を整 えてこそ、引き継げる設計が工場の力になります。 実機では機能と機器の対応がどう見えるのか 仮想例を離れて、実機を見てみましょう。 新エフエイコムのスマラボ小山では、EAEを使った組立装置と検査装置を、事前 の申し込みで見学できます。[10] 同社は、組立、検査、パレタイズの機能と、ロボッ トやハンドの対応を紹介しています。[9] IT Factory White Paper No.4 13

図 8 組立装置のイメージと制御構成。出典：注 9。 図 8 の左上は装置のイメージ、右下は制御の構成です。 サーバーPC上の EAE実行環境に、ロボットコントローラーやカメラ、電動グリ ッパー、リモート I/O がネットワークでつながります。機能を複数機器へ分散する 配置も考えられますが、この例ではサーバー上で動かしています。 見学で着目したいのは、装置の動きの向こうにある設計です。 どの機能をまとめ、どこで動かし、機器へどう接続しているのか。異常時には何 を見て、どう戻すのか。実機と結びつけると、自分の設備へ使うときの問いも具体 的になるはずです。 6. SDA が変えるのは設備の設計を引き継ぐ単位 月曜の朝、ハード社が機器ごとの作り込みをたどる場面で、ソフト社は引き継ぐ 機能と、新たな連携から考え始めました。 SDA の価値は、この設計の出発点を変えられるところに表れます。何を引き受け、 誰と連携するかを先に考える、オブジェクト指向にも通じる発想です。[8] SDA は、その役割のまとまりを機器からも分けます。対応する実行環境の下で、 機器が替わっても機能を引き継ぎ、別のエンジニアが変更を担う道をつくれるので す。 IT Factory White Paper No.4 14

だから、SDAの可能性は、一回の変更を楽にすることだけに収まりません。検査 を増やし、機器を更新し、次のラインへ展開するたびに、前の仕事で育てた機能を 持ち出せる。工場は、次の要求へ応えるための機能を蓄えていけます。 次の人が使える形になって、設計は工場の資産になります。 一台を完成させた人の知恵が、その人とその機器だけで終わらず、次の改良を担 う人へ渡っていく。SDAの大きな可能性は、この継続をソフトウェアの構造から支 えることです。 設備を替えるときに、使える機能を受け継ぎ、その先の設備を育てていく。工場 に蓄積してきた設計を、未来の選択肢へ変えられるのです。 IT Factory White Paper No.4 15

参考文献・注 [1] OECD, “Global value chains: Efficiency and risks in the context of COVID-19”, 2021 年 2月 11日。 原資料 （2026年 10月 16日、公開要旨確認）。供給網混乱とリスクへの関心を参照。 [2] 内閣府『日本経済レポート（2024年度）』、2025年 2月、第 1章第 2節 1「2024年における物 価動向」。原資料 （2026年 10月 16日確認）。円安の影響は事業構造によって異なります。 [3] EU理事会, Foreign Affairs Council (Trade), 15 May 2025, “EU-US trade relations”。原資料 （2026年 10月 16日確認）。2025年当時の経緯で、現在の関税適用状況を示すものではありません。 [4] UniversalAutomation.org, Frequently Asked Questions. 原資料 （2026年 10月 16日確認）。共通 参照実装、機器間の FB通信、I/O再対応、機器固有機能の移植条件を参照。導入効果を保証するもの ではありません。 [5] Schneider Electric, FAQ000264693, EAE 用語説明。2024年 2月 23日公開、2026年 3月 6日更新。 原資料 （2026年 10月 16日確認）。CATとMappingの定義。図 1～7は本稿独自の説明図、図 8は 注 9の提供図です。 [6] IEC, IEC 61499-1:2012, Function blocks ‒ Part 1: Architecture, 第 2版、2012年 11月 7日発行。原 資料 （2026年 10月 16日、公開概要・書誌確認）。規格対応だけで任意機器間の無変更移植を保証 するものではありません。 [7] PLCopen, Software Construction Guidelines. 原資料1 （2026 年 10月 15日確認）。従来の PLC設 計の再利用・構造化を参照。移行支援の例：Siemens, TIA Portal V20, “Overview of Migration Options”, 2024 年 11月版。原資料 2 （2026 年 10月 16日確認）。 [8] Kent Beck and Ward Cunningham, “A Laboratory For Teaching Object-Oriented Thinking”, OOPSLA’89, 1989 年 10月。原資料 （2026年 10月 16日確認）。責務と協調に注目するCRCカード を参照。SDAとの比較は設計上の共通点であり、歴史的影響の大きさは今後の実践による評価が必要 です。 [9] 新エフエイコム資料 [10] 新エフエイコム「事業所一覧」 原資料 1 およびスマラボの施設・見学案内 原資料 2 （2021 年 4 月 22日公開、2026年 10月 16日確認）。見学は事前申込みが前提で、日程・確認内容は同社との調 整によります。 [11] SDAには仮想 PLCを使う方法もあります。Siemens, “Make software-defined automation a reality”, 原資料 1 および CODESYS, “Virtual Control SL”, 原資料 2 （2026 年 10月 16日確認）。本稿は IEC 61499 と共通実行環境を使う方法に焦点を当てています。すべての実装で通信管理や移植条件が 同じではありません。Eclipse 4diac の分散例は 原資料 3 （同日確認）。検査ごとに制御機器を分けた 仮想例であり、既存 PLCにスマートカメラを直接つなぐ構成では、機器間通信や配置の差が小さくな ります。 IT Factory White Paper No.4 16