SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）とは？ 構成要素や役割、関連製品をご紹介

SCADAとは？

SCADAとは、Supervisory Control And Data Acquisitionの略称で、産業制御システムの一種であり、大規模な施設やインフラを構成する装置・設備から得られる情報を、ネットワークを通して一カ所に集めて監視し、必要に応じて制御するシステムのことです。SCADAは、遠隔監視制御装置（RTU）やプログラマブルロジックコントローラー（PLC）などを使って、センサーによって計測されたデータを収集し、監視・制御を行います。

製造業やインフラ事業などで重要な役割を持ち、現代の生産・供給工程のほとんどが機械化され、自動化されるようになっているため、ますます注目されています。

SCADAのメリット

PLCやリモートI/O（入出力）などとの通信を必要とする監視制御システムを開発する際、通信機能、状態監視、データの収集と集計、グラフィックなどの多くの機能が求められます。これらの開発には時間と費用がかかることが一般的ですが、SCADAを活用することで、これらの機能を簡単に実現できます。したがって、開発にかかる労力とコストを削減できる利点があります。

DCSとの違い

SCADAが一般的になる以前、設備の監視・制御にはDCS（Distributed Control System）という仕組みが主に使用されていました。 DCSは分散制御システムの略称で、各機器に個別の制御装置を備え、これらをネットワークで接続し、相互に通信して監視・制御を行うシステムです。 SCADAとの主な違いは、産業情報の管理が一元的ではなく、分散管理される点です。 また、

SCADAは一般的なコンピューターやソフトウェアを使用できるため、汎用性が高く、コスト面でも利点があります。 このため、近年では国際的にSCADAが広まっており、多くの事例で採用されています。

SCADAを構成する要素と機能

SCADAの特徴の一つは、異なる用途やシーンに合わせて柔軟にツールや技術を選択できることです。SCADAは通常、以下の4つの要素から構成されます。

入力

入力機能は、データをSCADAシステムに取り込む最初のステップです。この機能は、センサーや入力端末などの設備によって担当されます。データの収集方法には、センサーが自動的に情報を検知する方法や、人間がタブレットや検査端末などを使用して情報を手動で入力する方法などがあります。どちらの方法も設備の状態を詳細に把握するための情報を提供し、理想的には生産現場のさまざまな機器に入力機能が備わっています。

監視・制御

センサーからの情報は、通常、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）などの機器に送信されます。これらの機器は、受け取った情報を監視し、分析し、必要に応じて他の機器を制御する役割を果たします。

また、センサーからの情報がアナログ形式であれば、それをデジタルデータに変換し、接続された機器がデジタルデータを扱っている場合、デジタルデータをアナログデータに変換するなど、情報のフォーマットを調整する機能も備えています。

表示・管理

さまざまな機器や設備から収集したデータを効果的に活用するには、データを分かりやすく表示し、適切に管理する必要があります。監視や制御の自動化は重要ですが、最終的なデータ管理は人間によって行われるため、データが分かりやすく表示されなければ活用が難しくなります。

具体的には、問題や異常が発生した場合にアラートを生成する機能、データを直感的に理解できるグラフィカルな表示機能、問題や課題を可視化し原因を追跡する機能などが求められます。
また、データを管理者が使用するデスクトップコンピューターだけでなく、現場のスタッフがスマートフォンやタブレットなどのデバイスでデータを表示し、管理できる機能も重要です。これらの機能を活用することで、問題が発生した場合でも迅速に対処できるでしょう。

通信

SCADAの構成要素を操作するためには、情報入力ツールから監視・制御ツール、そして情報表示・管理ツールへの通信を可能にするネットワークが不可欠です。これらのネットワークは通常、シリアル機器やEthernetなどを使用して構築され、SCADAのパッケージソフトウェアを採用する場合、対応する通信規格が必要です。セキュリティの観点からも、適切なネットワーク規格の選択が求められます。

製造業におけるSCADAの役割

製造業においてSCADAが機能する役割についてご紹介します。

設備の監視・制御・データ取得

SCADAの主要な役割は、工場などの生産設備内のさまざまな機器をネットワークで接続し、センサーから取得したデータを集約することです。これら収集されたデータを蓄積し、分析することで、効率的に機器を稼働させるための制御が可能となります。

さらに、特定のSCADAシステムによっては、アラート機能やセキュリティ機能などが提供され、設備の管理をより効果的に行えます。

工場のスマート化

こうした「データの可視化」や「設備全体の一括管理」は、近年、世界各国の製造分野で進行中の『工場のスマート化』の一環として高く評価されています。スマート工場では、全ての機器やセンサーがネットワークに接続され、そのデータを可視化して一元管理することが理想とされており、SCADAはこの理想的な制御システムを実現する手段と言えます。

国内におけるSCADA普及の現状

SCADAは、生産設備全体を統括的に制御するためのシステムで、国際的には広く利用されていますが、日本国内ではまだ多くの企業で導入されているわけではありません。これにはいくつかの主な理由があり、大規模な生産設備への導入にはかなりの費用がかかることや、既存の制御システムとの整合性を取る必要があることが挙げられます。

実際、一部の製造業では、従来通りに作業員が現場に赴き、必要なデータを目で確認し手動で記録するといった運用が行われています。このような状況では、SCADAのような高度な制御システムを導入する必要性を感じにくいこともあります。

また、SCADAよりも規模が小さい制御システム、例えばPLCやDCSを使っても十分に業務が遂行できる場合も多いです。しかし、近年ではスマートファクトリーの概念が浸透し、高度なデータ活用が求められています。そのため、SCADAのようなシステムが再び注目を浴びているのも事実です。現代において、ネットワーク技術やAI、IoTの進歩により、利用可能なデータの種類や量が増加しており、高度な自動化が可能になっています。SCADAを活用することで、生産現場のデータを集約・蓄積し、高度なデータ活用に向けた基盤を整えることができます。

AIやIoTの活用が注目されている中で、SCADAは現場のデータを可視化し、データ活用を効果的に進めるための有力なツールとして再評価されているのです。

SCADAに関連するおすすめ製品をご紹介

プラントデータと動画の統合管理システム

本ソリューションは、プラント内に散在する各種プラントデータ（温度、圧力、流量、回転数、振動数、設備稼働状態、制御設定値、プラント操業状態等）とカメラの動画やサーモカメラの映像をSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムで融合させ、同一画面に表示させることにより、工場内で起きている事象を一元可視化・集中監視化させるものです。

環境データ統合管理システム「Ecolyzer」

環境データ統合管理システム「EcoLyzer」は、全社のCO2排出量、エネルギー使用量、廃棄物処理量などの環境データを一括管理、分析するためのWebシステムです。多数の拠点から環境データを収集、そのデータを分析・集計し、その結果を文書として行政機関や銀行・投資家にご提供するために使用します。

WORKFRONTシリーズ

近年、労働人口の減少や市場競争の激化により、製造業ではデジタル化と現場データ活用のニーズが高まっています。
現場データを活用するには種々デバイス「モノ」の生データを「何時」「何処で」「何のために」のつながりのあるデータに加工できなければなりません。
また、デジタル化の効果を最大限発揮するには、経営課題解決と現場改善を両立する現場主導型のアプローチが必要と考えます。

WORKFRONTシリーズでは、現場の最適化を実現するソリューションを提供し、データの収集から加工、活用まで一貫して製造現場のデジタル化を支援します。

UIS デジタルエンジニアリングソリューション

UISがこれまで培った各種検討手法、検討分野、ソリューションでの知見を掛け合わせた「デジタルエンジニアリングソリューション」のご提供を通じ、多面的、包括的にお客様の「ものづくり」を支援させていただきます。

FLEXDOOR

設備ごとの電力使用状況の計測と把握が可能です。
さらに、温度を測ることで電力との相関係数から電力量が適正かより細かく調べることができます。
電力監視システムは、省エネ活動や電力の使用状況を把握するためのツールです。
電力監視システムは、導入＝省エネというわけではありません。
計測しているデータを活用することで省エネへの第一歩を踏み出すことができます。

さいごに

SCADAの主な役割は、生産現場の産業情報を一元管理し、同時にデータを視覚化することです。これにより、管理者は現場に常駐せずとも監視業務を遂行でき、迅速なトラブル対応が可能になります。 ただし、SCADAを導入する際に重要なのはデータの潜在能力を最大限に引き出すことです。 リアルタイムで得られるデータは、製造工程の最適化やトレーサビリティの確保など、多岐にわたる用途に適用できます。 そのため、SCADAは単なるツールではなく、製造プロセスを高度化させるための包括的なソリューションと見なすことができるでしょう。

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