「現場の見える化」と組み込みデータベース

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環境への取り組みを加味した「リチウムイオン二次電池の活用」
計装 2009年1月号
リモート環境監視のためのセンサネットワークの活用
月刊誌「計装」
「現場の見える化」と
組み込みデータベース
オートメレビュー紙
「表示器の動向」タッチパネル表示器 誕生から20年を迎えて
オートメレビュー紙
課題解決 『設備投資、運用面においてTCOの削減』
オートメレビュー紙
無線LANを利用した『アナログデータ見える化』自動システム
オートメレビュー紙 4月18日掲載
制御・計装機器と組み込みデータベース
オートメレビュー紙
『ユーザが自らの手で道具を制作するCGE時代到来』
-コンシューマ・ジェネレーテッド・エンベデット-
Linux 情報端末 Algo Smart Panel にオラクル組み込みデータベース「Oracle Berkeley DB」登載
オートメレビュー紙 「組み込み DB」
「 Service on Network情報化時代のHMI機器と組み込みDB」
月刊誌「計装」8月号:
「工程管理にみるRFID応用遠隔情報管理の進め方と運用課題」
オートメレビュー紙
「日本の制御業界を救うインドのIT技術」−ウイプロ・リミテッド−
オートメレビュー紙
製造業の最新技術情報管理システム −情報セキュリティ管理のあり方−
オートメレビュー紙
「半導体製造装置における制御機器と情報管理」
オートメレビュー紙
「世界に拡がる企業の社会的責任とサプライア事業への影響」
オートメレビュー紙
実験から実用へ、
動き出したRFID31兆円市場
無線センサーネットワークによる「見える化工場」の実現

無線LANを利用した『アナログデータ見える化』自動システム
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はじめに

近年、企業の国際化に伴い、リモートエンジニアリング情報ネットワークは、「現場見える化」遂行の重要なファクターである。現場監視、装置、設備のデータ解析診断、保全、予知予防対策に必要なデータマイニングは、もはや企業生き残りの必須条件となっている。
更に過去の経験、知識を生産現場で役立たせる情報のデジタル化は、生産性の向上、品質向上、作業安全対策として各企業の共通課題である。その解決策としてのシステム構築は、急速なデータ量の増加に伴うプログラムの複雑化や、リアルタイムに現場の状況把握する手段として、組み込み向けデータベース導入が検討され始めている。

自律分散システムの必要性

グローバルに広がる「現場の見える化」を実現するには、情報の集中処理型一辺倒から原始データを前処理(フィルタリング、演算処理、フォーマット変換等)し、情報として現場に格納する自律分散型情報ネットワークシステムが、信頼性向上と生産現場でのリアルタイムな状況判断に不可欠である。
LAN、WANを含めシステムの広域化には、セキュリティ管理とパケットロスのリスク管理が必要となる。現場のデータを出来る限りリアルタイムにハンドリングして、目的に合わせた形式にデコード処理する。その上、不要な情報を整理した形で持つことが、情報量を極限サイズにし、アクセススピードを上げる上で効果的である。

■ 製造業における情報制御システムへの要件

? オープン/グローバルデファクトの低価格システムの段階的導入
? グローバルスタンダードで最先端製品/生産技術をいち早く海外生産にも展開
? 市場変化への迅速な対応とリアルタイムな情報の加工が可能なデータベース

■ 自律分散型Service on Network実現の5つの要素

? 拡張容易性:
稼動中システムを止めずに、ネットワーク改造、ノードの拡張が可能
? 保守性:
稼働システム上のノードの状態監視機能で、オンラインデータを用いたテストが可能
? 信頼性:
部分故障が起きてもシステム全体は不停止、重要度に応じたノードの多重化が容    
? 接続性、汎用性:
コントローラ、PC、WS、サーバを統一インタフェースで接続、流通ソフトや汎用
コンポーネントの利用が可能   
? 高性能:
マスターの負荷集中を解消、ノード数が増えてもネットワーク負荷が増えない

「現場の見える化」システムのデータベースのあり方
■ 組み込みデータベースの要件

ユビキタス社の組み込みデータベースDeviceSQLのデータ処理機能+データベース機能は、現場の各種組み込みシステムに特化し、ストリーム・ベースド・データ管理技術に基づく、まったく新しいカテゴリーのデータ管理ソフトウェアである。計測器、制御機器、HMI機器への搭載検討も実用の段階に入り、遠隔監視の概念を根底から変え、「現場見える化」をより具体化させる。

 各種機器に対応出来るSQL:
DeviceSQLの現場での処理機能は、他の組込みRDBではカバーできない、ローエンドからハイエンドまでのすべての製品ラインをカバーし、問い合わせ言語である。SQL文を使用して機器内のデータを簡単に、しかも高速に問い合わせできる。

 データのハンドラ機能:
さらにその前後のデータハンドリング機能では、フィルタリング、フォーマット変換等のデータ処理機能を提供する。その複数の機能を組み合わせてデータを制御、処理、そして管理することができる。これら機能により機器内のデータを革新的に取り扱い、新たなデータの状況判断を、その都度サーバへ問い合わせることなく早めることが出来る。

 データのクラスタ
DeviceSQLは、超高速、コンパクトなストリームベースのDBエンジンをサポートし、機器に入力される様々なデータをストリームデータのPL/SQL処理が可能である。Cコールバック関数の連続処理により、その属性に応じてインメモリあるいはFlashROMやHDD等の永続ストレージに最適に格納可能である。またDeviceSQL言語によりアプリケーションのコードとデータ管理のコードを完全に分離することができ、それぞれを並行開発でき、データの追加等の仕様変更にも柔軟に対応することが可能である。

 各種OS、ハードウェアに対応
この組み込みデータベースはハードウェアやOSのプラットフォームを問わないことはもちろんのこと、すでに構築済みの膨大なソフトウェア資産を無駄にすることなく、その一部として共存して稼働し、最終的に最適で単純化されたシステムに移行することを可能にする。

■ 組み込みDBはどのようなDBか

 ミッションクリティカル(24時間365日稼働)な高スループット、リアルタイム
 レスポンス、低レイテンシ(データ読み出しの遅延)を実現する
  マルチスレッド(マルチタスク処理)、リカバリ機能もサポートしている
 小さいFootPrintで動作する。 (25 KB−)
 OSに依存しない
 In Memory、ディスクをはじめ、幅広いストレージの利用が可能

■ 組込データベースの特長

  超高速、超極小なDBエンジン
世界最小DBエンジン (Foot print : 24KB-50KB)
各種ストリームデータをレコードとして処理可能
  DeviceSQL→Cの先進的なアプローチ
DeviceSQL高級言語による生産性の高いプログラミングが可能
プログラム制御とテーブル/データ操作の分離
ランタイムのコードサイズを低減
 データの最適配置
インメモリと各種永続ストレージ(FlashROM, HDD, MMC/SD)双方を利用し、
   データを最適配置
パフォーマンスの最適化および消費電力の低減に貢献
 カスタマイズ可能な柔軟なフレームワーク
アプリケーション一体型、データサーバ型など柔軟なアーキテクチャ
独自のストレージ・デバイスへの対応
ユーザによるインデックス追加が可能
 各種CPU、OSをサポートするポータビリティ
ローエンドからハイエンドまですべての製品ラインのサポートが可能
16/32/64bitsの各種CPUをサポート
各種OSをサポート、さらにNone-OS環境にも対応

「現場見える化」で使用するDeviceSQLは、今までに無いストリーム・ベースド・データ管理という新しいテクノロジーにより、データ収集機器に対して、データ管理という側面から、パフォーマンスの向上、さらにインテリジェンスを向上させ、従来のロガー的な監視システムから、リアルタイムな学習機能を付加した判断、予知予測へのシステムへと進化させる要素を持つ。


遠隔監視による定期部品保守サイクル設定DeviceSQLソリューション

プラント設備寿命を考えたときに、新規設備は5年程度として認識されており、部品レベルで捉えると短期で1年、長期で5年をめどに交換時期が来る部品(消耗品)が有る。プラントとして長期間安定稼動を維持するには、日頃からの保守管理が重要になる。今回現場で日常的に使用される、モータ、減速機、ポンプ等に注力し、組み込みデータベースを搭載して「現場見える化」を想定した事例をご紹介する。

■ 設備メンテナンス
事後保全から予知予防保全へ
不意に停止すると、生産計画に影響を来たし、大きな損害にもなりかねないので部品は早めの交換が必要となる。理想は設備が壊れる(要求が満たされなくなる)直前に修理もしくは、交換を行うことである。蓄積した情報の解析で、そのタイミングを予め知ることが重要。

■ 既存の診断技術    
稼動診断方法の確立
ほとんど全ての産業用設備で駆動力として使われている、モータ設備の診断技術を見てみる。モータ設備の有力な診断方法には、振動診断、高調波診断、ショックパルス診断がある。それらの診断機器を使うことで、モータ設備を運転中でもモータ設備の状態を知り、そしてその計算された数値から設備の劣化や異常診断を行う。

■ 計測データのデータベース化
データの情報化とデーマイニング
自社設備を日々計測する事により、診断機メーカが提供する一般化した標準より、個々の部品の利用状況、温度条件に即したデータが蓄積される。そこで日々の検査で得られた数値を無駄にしないため、データベース化を推奨する。センサー、高機能カメラ、音響診断機器から得られたデータを使い分析はサーバで行う。モータ設備のように寿命の長い機器をメンテナンスするに当って、継続的な診断で得られる情報が大事になる。定期的に検査し得られたデータを後の異常値警戒ライン設定、故障診断に利用できればより精度の高い故障や、劣化の予知予防が可能となる。

■ Web利用の遠隔監視
グローバルな監視
全ての現場データを一元管理し必要な時に、必要な場所からの閲覧を可能にする。
利用者にはWebサービスとしてブラウザ利用が出来る。データベースサーバの分散化、クラスタ化でサービスのすばやい応答性、システムの堅牢性を高める。

■ サーバの分散化
システムの安定性信頼性の維持
診断を行う利用者の施設に小型ラインサーバを置き、診断データの収集、自施設の機器の過去のデータの閲覧など高速で出来るようにする。また利用者の手元にサーバを置くことで、センターとのネットワークに障害がある場合でも、データの収集を継続できる。現場に設置されたラインサーバとセンターのサーバで、データのレプリケーションを行う。常にセンターのサーバに、ラインサーバと同じデータを保持しているので、不慮の事故により全て診断データを失わずにすむ。全てのユーザがコストのかかる、ハードデスクをRAIDなどのフェールセーフにしなくても、加工された情報を分散して保管することでコストと安全性を両立する。

まとめ
今後日本の製造業が世界の現場に存在する機器、装置、設備関連の監視管理を遂行する手段として、先輩たちから引きついた匠の技、知恵を世界標準のデジタル化する、組み込みデータベース技術が今業界では重要である。

執筆 藤平 實(フジヒラミノル)
株式会社エフエイオープン 代表取締役社長
〒150−0013 東京都渋谷区恵比寿1−19−19 恵比寿 ビジネスタワー13F
TEL: 03-4360-3960
織田 敏司(オダトシジ)
ISO機械状態監視診断技術者(振動)


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