産業用IoT vs SCADA：優れた制御システムを決定する

ほぼすべての産業が、監視制御データ収集（SCADA）システムで稼働しているのがわかります。これは産業作業全体が大きく依存するシステムです。SCADAは、スーパーバイザーにプラント状況の洞察を与える自動化制御システムとも言えます。水、排水システム、電力、石油・ガス、製造、食品生産などほぼすべての産業分野で、プラント全体を制御室からアクセスするために使用されています。SCADAとそのこれまでの存在について理解を深めましょう。

SCADA以前、産業革命はインダストリー3.0として劇的な転換を遂げました。メモリプログラマブル制御とコンピューターによる部分的自動化から始まりました。この革命でインターネットがあらゆる事柄の大きなブレイクスルーとして導入されました。コンピューターとソフトウェアの発明は革命的と呼ばれ、タスク自動化、すなわちインテリジェントな自動化をもたらしました。

SCADAシステムについて言えば、ソフトウェアとハードウェアで構成される監視制御データ収集システムであり、産業がローカルおよびリモートの両方からプロセスを制御できるようにします。多くの産業がSCADAシステムを用いてリアルタイムデータの収集、監視、処理を行っています。さらに、SCADAの導入により、バルブ、ポンプ、モーターなどのデバイスとの直接的なやり取りがはるかにシンプルになりました。SCADAは開発、製造、生産、製造のあらゆるセグメントで産業設備の監視と制御を支援しました。基本的なSCADAシステムの構成要素：

• ヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）
• スーパーバイザリーシステム
• リモート・ターミナル・ユニット（RTU）
• プログラマブル・ロジック・コントローラー（PLC）
• 通信インフラストラクチャ
• SCADAプログラミング

これらすべてのコンポーネントが組み合わさり、機能的なSCADAシステムを形成します。HMIは入出力デバイスで、人間オペレーターがデータを制御できます。スーパーバイザリーシステムは通信サーバーで、HMIをPLCやセンサーデバイスなど他の設備と接続します。RTUは記録データをスーパーバイザリーシステムに送信します。また、PLCはセンサーを通じて動作し、産業プロセスのリアルタイム監視に主要な役割を果たします。

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SCADAシステムの仕組み：

1. データ収集：

SCADAシステムは、インテリジェントなビジネス意思決定のために大量のデータを提供するため、重要かつ信頼性が高いです。センサー、コントローラー、リアルタイムユニットがデータ収集で主要な役割を果たします。リアルタイムシステムは多数のセンサーで構成され、リアルタイムデータを収集します。システム全体が完璧に機能することを保証するため、これらのセンサーを監視することが重要です。

2. データ通信：

SCADAシステムは有線ネットワークを使用し、ユーザーとデバイス間で効果的に通信します。これによりセンサーデバイスの効率が向上し、センサー経由で大量のデータが取得され、このデータを効果的なデータ通信のために安全に保管する必要があります。SCADAシステムはしたがってネットワーク通信をデータ伝送に使用します。

3. データ表示：

センサーデバイスを通じて大量のデータが収集されるため、このデータを有用な情報に変換することが最も重要なタスクになります。多数のセンサーを同時に扱うことが複雑になるため、SCADAシステムはヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）を使用し、すべてのセンサーからデータを収集して有効な情報に変換します。

4. ヒューマン・マシン・インターフェース：

SCADAがHMIを使用するため、表示される情報は人間によって監視される必要があります。複数の制御ユニットとPLCへのアクセスを提供します。

5. 制御と監視：

SCADAシステムはスイッチを使用して各デバイスを操作します。これらのスイッチで各デバイスのオン/オフを制御します。SCADAシステムは人間の介入なしで自動的に動作しますが、特定の状況では手動操作が必要です。

テクノロジーの観点では、産業オートメーションの未来はロボットが人間に取って代わる方向で進化しています。そして今、産業用インターネット・オブ・シングス（Industrial IoT）またはインダストリー4.0の導入により、更なる革命の時を迎えています。

モノのインターネットは、センサーベースの技術とデータ駆動アプローチにより、産業が広く受け入れている先進的な概念です。産業関係者がビジネス意思決定を戦略化し、抜け穴を改善してより良い品質でサービスを提供できるようにします。例えば、SCADAシステムが詳細レポートを生成する場合、IoTソリューションを使用すればフォーマットを改善し、よりシンプルで効果的な方法で提供できます。さらに、テクノロジーソリューションはレポートを本社や特定の担当者に直接共有するのを支援します。では、IoTがいかにPLCとSCADAシステムに取って代わったかを見ていきましょう。

今後数年で数兆個のデバイスがインターネットに接続されることが予測されています。インダストリー4.0は、あらゆることを自動化し、あらゆる産業垂直分野のダイナミクスを変えた時代であり革命です。

IoTがSCADAとPLCに取って代わった経緯：

PLCは過去数十年にわたりSCADAのパートナー技術でした。しかし技術進歩により時代遅れとなりました。

PLCもセンサーからデータを受信し、それを処理してプログラムされたパラメータに従って送信します。PLCは動作温度などのリアルタイムデータを記録・監視できます。プロセスの自動開始・停止が可能で、故障検知時にはアラームを生成します。

しかし、産業用IoT（モノのインターネット）が市場に登場し、従来のSCADAとPLCより優れた技術として進化しました。そのインテリジェントな能力は、今日の現代産業に高度に適応可能です。多くの産業からの統計では、SCADAシステムの強みがインダストリー4.0革命で依然として関連性を持つものの、完全な接続エコシステムを持ち、それをビジネスの他の部分へ処理・伝達する点で限界があったことが示されています。

産業用IoTは、SCADAの上に実装される技術として登場しました。スケーラビリティ、データ分析といったパラメータが、破壊的技術IoTの導入により実現しました。

SCADAシステムから生成されるデータは、依然として産業用IoTのデータソースとして機能します。産業用IoTは粒度の細かい機械データを分析して生産性向上に焦点を当てるのに対し、SCADAは監視と制御に焦点を当てていました。IoTはSCADAのランドスケープを変える新たなビジネスの波をもたらしました。

IoTとSCADAの違い：

以下の表で両者の違いを示します：

No.	機能	SCADA	IoT
1	拡張性	SCADAシステムでは、従来型アーキテクチャのため、ユーザー数増加時にパフォーマンスが大幅に低下。異なる国・地域のプラントから中央プラントへレポートを実行するのにも時間がかかる。	IoTはセンサーから大量データを取り込み・処理し、MQTT、HTTPS、XMPP、COAP、RESTなどのプロトコルを用いて関連するあらゆるものを接続可能。オンデマンド拡張性をサーバーレスアーキテクチャにより実現。
2	データ分析	SCADAの主用途は日々のプラント運用と有限のデータ取り込み・保存で、より深い分析のための履歴データ保持はしない。	IoTは長期データ保持により、データをさらに分析し、保守スケジュール予測、全体的ダウンタイム削減、設備寿命延長を実現。予測分析と予防保全機能が機械学習モジュールによりサポートされる。
3	標準化	SCADAシステムはデータ収集にOPCを多用するが、その主な欠点はDCOM技術に依存し、フットプリントに関わらずデバイス間でデータ収集・交換ができないこと。	産業用IoTの主目標は、センサーネットワーク、データ収集、集約の標準化。OPC UAなどのIoT標準が、異なるベンダーの制御デバイスとセンサーを持つプラント内でのリアルタイム安全通信定義にすでに使用されている。セキュリティはMQTT、HTTPS、RAMLなどのサポートによりIoT標準に組み込まれている。
4	相互運用性	SCADAシステムでは、同一メーカー製でないデバイスは容易に統合できない。同一メーカーでも異なるバージョンでは互換性確保が困難な場合がある。したがってSCADAはサイロ化した分散ビジネスプロセスを提供する。	産業用IoTエコシステムは依然として断片化しているが、MQTTなどのプロトコルにより、ベンダーに関わらずプラットフォーム間でデバイス通信が可能。

比較分析後の将来展望：

結論として、SCADAとIoTの両方にはセンサーとデータ収集が関与します。多くの面で異なりますが、共通の目標を共有しています。SCADAは完全な制御システムではないのに対し、産業用インターネット・オブ・シングスは相互接続された多数のデバイスで構成されます。異なるネットワークとアーキテクチャを跨いでオブジェクトをリモート制御できます。しかし、IoTをSCADAシステムに組み込むことで、産業施設全体をよりシンプルな方法で全体的に理解できます。SCADAでは手動で分析レポートを生成する必要がありますが、IoT搭載ソリューションならこのプロセスを自動化し、時間を節約し質の高いアウトプットを得られます。