高信頼で安定供給の産業用コンピュータ FAから社会インフラ分野まで幅広い用途 信頼性向上へ各社が技術力を結集 ワンボックス化が進展情報収集端末としても期待 保守サポートなどで差異化の動き活発環境効率向上で取り組み強化

産業(FA)用コンピュータは、厳しい使用環境下でも高い信頼性を発揮して、24時間連続稼働にも耐えられることが求められる。また、製品を長期的に安定して供給する必要もある。用途も装置のコントローラから生産設備の情報収集端末まで幅広い。市場規模は、調査機関によると2007年は287億円であったが、08年はリーマンショックなどの影響で270億円、09年は244億円と減少したが、10年は市場が回復していることから280億円に達すると予測している。今後は、広範なユーザーに対応するための製品開発が進められるとともにカスタム需要への対応、さらに組み込みPCとの競合激化の状況も含め開発力の強化が進むだろう。産業(FA)用コンピュータと比較される市販の汎用コンピュータは、常に最新のCPUやHDDなど、最新のトレンドを取り入れた製品が安価で入手でき魅力的だが、その一方で頻繁なモデルチェンジによる仕様変更の多さ、OS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懸念すべき点が多い。

例えば、高温・多湿、油滴・水滴が舞うなどの悪環境に対する耐環境面や、プレス機・多軸モーション制御機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、汎用コンピュータは使用できない。このような用途では、長期間安心して使える厳しい環境負荷試験をクリアした産業用コンピュータが大きな役割りを果たす。

また、こうした用途は社会インフラ的設備として一度設置すると長期間継続して使い続けるところが多い。ユーザーとして、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。イニシャルコストだけで見ると汎用コンピュータが経済的でも、保守運用も含めたランニングコストで比較すると、信頼性も含め産業用コンピュータが使いやすいという評価になっている。最近では、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産業用コンピュータを使用するケースが増えており、今後も市場が伸長することが確実視されている。

市場規模も07年が287億円、08年270億円、09年244億円、10年は280億円前後に達すると予測されている。

近年の半導体製造関連装置やFPD製造関連装置などでは、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た。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用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。

そ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、Intel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」である。近年、海外製品を購入するユーザーが増えてきたが、海外メーカーはスペックや仕様面での変更が多く、サービス面での不安が残る。FA用パソコンは5年~10年使用されるケースが多く、やはり長期的な安定供給が可能な国内メーカーへの回帰現象も起こっている。

また、最近ではユーザーから「コピー防止機能を付与して欲しい」という要望が強くなっている。特に受託開発の分野では、技術が海外に流出することを防ぐためにハードとソフト両面でコピー防止を行うケースが増えている。

一方、24時間連続的に稼働する厳しい現場においては、「いかにダウンタイムを減らせるか」が求められている。

最近の新しい動きとして、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。

従来はこのように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ヴァーチャルテクノロジー技術の発展に寄与するところが大きい。

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の位置づけはそう簡単に変わらないものとみられるが、海外でのこうした流れは無視できないものになっている。また、省配線化への取り組みも進んでおり、省配線システムを標準搭載し、簡単にリモートI/Oが構築できるタイプも登場している。

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。例えば、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。

こうしたハード面に加え、産業用コンピュータの長期供給・長期保守という特徴をバックアップする保守体制の充実をポイントにした取り組みが強まっている。産業用コンピュータメーカーのほとんどが、5年間の長期供給と供給終了後7年間の保守対応をうたっている。これをオプション機能や保守契約締結などで、さらに長期間対応できるような体制をとっているメーカーもでてきている。当然のことながら24時間対応できる保守サービス体制になっており、バックアップ体制も産業用コンピュータを安心して採用できる裏づけに繋がっている。

今後の産業用コンピュータの動向として、Windows7などOSの遷移や、PCIからPCI
Expressへの移行が進むものと予測される。すでに、マイクロソフトの「エンベデッドスタンダード7」に対する評価も行われている。

医療機器分野や業務分野向けの製品開発も進んでおり、使用目的や設置場所に応じて形態が多様化する中で、単なる省スペース化に伴うカスタマイズ以外に、幅広いユーザーに対応するエントリーモデルや、既存ユーザーの更新需要を狙った産業用サーバタイプなど、二極化する傾向も強まっている。

産業界は外需が中核となって市場を牽引しているが、産業用コンピュータの海外市場開拓はまだ遅れている。産業用コンピュータは、販売後のサポート体制が重要であり、この対応がとれないと安心して販売できないということが大きい。

さらに、昨今の環境問題への対応も重要になっている。産業用コンピュータの低消費電力化、熱対策などを中心に取り組まれており、あるメーカーでは性能を上げながら環境負荷を小さくする環境効率向上に、開発ポイントのひとつを置いている。リサイクル問題も含め、産業用コンピュータのもう一つの方向性を示している。

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