SCADAを理解する：産業オートメーションのバックボーン

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition：監視制御とデータ収集）は、産業オペレーションを監視、制御、データ収集するために設計された高度なシステムを指します。ソフトウェアとハードウェアコンポーネントを統合し、産業デバイスのリアルタイム分析とリモート管理を容易にし、さまざまな分野で効率性と信頼性を確保します。この包括的なシステムは、産業プロセスへの実行可能な洞察を提供することで意思決定を支援します。

SCADAシステムとは？

SCADAシステムは、産業機械と施設のリアルタイム監視、監視、制御のためのハードウェアとソフトウェアのネットワークです。SCADAはSupervisory Control and Data Acquisitionの略です。

産業プラントは、SCADAシステムを利用して運用を管理し、機械故障を迅速に警告し、生産効率の最大化を支援しています。

SCADAシステムは3つの主要コンポーネントで構成されます：

1. センサー：温度から流量、圧力まで、生産監視データを取得します。
2. プログラマブルロジックコントローラ（PLC）とリモートターミナルユニット（RTU）マイクロコンピュータ：センサーや他のデバイスからデータを集約します。
3. ヒューマンマシンインターフェース（HMI）：データを表示し、オペレーターが主要機能を制御できるようにします。

オペレーターに機械パフォーマンスへの深い洞察と、生産ラインの視覚化・管理の力を与えるSCADAシステムは、産業オートメーションにとって不可欠なコントロールセンターです。

メンテナンスと信頼性チームは、CMMSをSCADAと統合することで、メンテナンスがSCADAデータにアクセスできるようにします。CMMSとSCADAシステムを組み合わせることで、メンテナンスチームはコンディションベースドメンテナンスでメンテナンス戦略に革命をもたらせます。

SCADAの仕組み

SCADAシステムは、センサーが測定値を取得し、PLCとRTUがそれらを収集してHMIに送信し、SCADAオペレーターが閲覧、分析、行動できるようにすることで機能します。SCADAソフトウェアはこの3要素を統合し、データを取り込み、HMI上で視覚化とコマンドセンターを生成します。

SCADAシステムには4つの主要な目的があります：

1. データ取得
2. データ共有と通信
3. データ視覚化とマッピング
4. 制御機能

SCADAシステムのコンポーネント

平均的なSCADAネットワークの各コンポーネントの動作について詳しく説明します。

• センサー：SCADAセンサーは、監視が必要な重要な生産クリティカルな機械資産に有線で接続されることが多いです。SCADAシステムは、温度測定値、水流、管圧、電流、湿度、ガス、その他さまざまな測定値を取得するセンサーからデータを収集します。モーター、バルブ、ポンプ、エアコンプレッサーは、SCADAに接続する有線センサーを持つ一般的な資産です。
• PLC / RTU： PLCは、センサーのような入力デバイスからデータを受信する産業用マイクロコンピュータです。センサーデータの単なる集約を超えて、PLCは設備稼働時間や使用量、稼働・停止時間を計算し、アラームを生成できます。高度なPLCはWebブラウザ経由でデータを送信し、SQLデータベースに接続し、クラウドとインターフェースすることさえ可能です。RTUもデータ集約マイクロコンピュータですが、いくつかの重要な違いがあります：一般的に事前プログラムされ、ワイヤレス、非常に耐久性が高く、リモート資産・リモートエリアからのデータ取得に最適です。
• HMI： HMIはSCADAデータの視覚化を生成し、シンプルなディスプレイから大型のインタラクティブタッチスクリーンまで多岐にわたります。HMIディスプレイには一般的に、施設の生産ラインマップが表示され、個々の測定ポイントや資産を表すアイコンが配置されます。また、データチャート、レポート、ダッシュボードを備えることも多いです。
• SCADAソフトウェア： SCADAソフトウェアは、PLCとRTUによって中継されるデータを組み立て、オペレーター向けの生産マップとデータ視覚化に変換します。小規模なSCADAシステムでは単一のHMI/PCにソフトウェアがローカライズされる場合がありますが、大規模なSCADAネットワークでは、複数のHMIとサーバーに接続するマスタステーションとソフトウェアを持つ場合があります。

Ignitionのような高度なソフトウェアは、データ処理と視覚化の基礎を超え、SCADAプラットフォームとして機能します。SCADAプラットフォームは多くの場合Webベースで、ユーザーが独自のSCADAセットアップを開発し、条件付きアラームを設定し、パフォーマンスレポートを設計する能力を提供します。

汎用性の高いSCADAプラットフォームは、センサーとIIoTデバイス、幅広いPLC、SQLデータベース、MES/MOMシステム、ERP、さらには他のSCADAシステムの両方に接続できます。

SCADAソフトウェアは、メンテナンスと信頼性チームが使用する多くのCMMS統合の一つです。

SCADAとPLCの違い

PLCとSCADAの違いは、PLCがSCADAシステムのハードウェア、データ取得コンポーネントである点です。

PLCは、センサーのような入力から産業データを収集し、コマンドセンターにデータを通信するように設計されたマイクロコンピュータであるのに対し、SCADAシステムはそのコマンドセンターとして機能します。

SCADAシステムは、センサー、複数のPLC/RTU、HMI、SCADAソフトウェア、サーバーなどを含み、それらが連携してオペレーターにリアルタイム監視と制御を提供します。

SCADA統合：CMMSはSCADAとどう統合するか？

メンテナンスと信頼性チームは、コンピュータ化保全管理システム（CMMS）を使用してSCADAシステムに接続し、豊富なデータを解き放ち、コンディションベースドメンテナンスを可能にできます。

生産監視データはしばしばサイロ化されています。オペレーションチームはSCADAシステムでリアルタイム資産データにアクセスできますが、メンテナンスチームは通常、包括的なデータ取得ツールを手元に持っていません。

eMaintのようなCMMSがこの問題を解決します：eMaintはSCADA、BMS/BAS、MES/MOM、PLCなどの産業システムやソフトウェアと統合します。接続後、eMaint CMMSはユーザーの指示に従ってSCADA測定値を記録します。ユーザーは、どの種類の測定値をどの資産から取得するか、一日のどの時間に測定を行うか、SCADAシステムからどのくらいの頻度でデータを取り込むかを指定できます。

eMaintはまた、メンテナンスと信頼性チームがCMMSとSCADAの統合によりコンディションベースドメンテナンスを実現できるよう支援します。コンディションベースドメンテナンス（CBM）は、稼働時間や温度などの使用状況と状態データに基づいてメンテナンスを実施する戦略です。

• 反応型メンテナンスは故障に応じて即興的に実施されるため、防止には遅すぎます。
• 予防保全は故障と障害を防ぎますが、任意のタイムスケジュールに基づくため、アンダーメンテナンス（故障につながる）またはオーバーメンテナンス（時間、金、労働力の浪費）のリスクがあります。
• コンディションベースドメンテナンス（CBM）は、適切な資産に適切なタイミングで実施されます。CBMは資産データのおかげで最適化されます。

そこに登場するのがeMaintです：eMaintのSCADA統合は、SCADAシステムから資産データを取り込み、アラームを設定できます。このアラームをeMaintに送信してコンディションベースド作業指示をトリガーできます。

eMaintでは、条件データが設定限度を超えると自動的にコンディションベースド作業指示をトリガーするよう設定できます。例えば、モーターが通常温度を超える場合、アラームがトリガーされ、eMaintが作業指示を生成します。問題を防ぎ、寿命を延ばすために、まさに適切なタイミングでメンテナンス作業が実施されます。

CMMSをSCADAシステムに接続することで、メンテナンスと信頼性チームは、稼働率の最大化、信頼性の強化、生産の推進において差を生む貴重なデータとツールを手に入れられます。