製造現場のＩＴ標準ISA-95 ～システム相互接続性が意味すること～

２０１３年７月１１日

西 岡 靖 之

法政大学デザイン工学部

ＩＡＦフォーラム２０１３

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

国際標準とは？？

International Electrotechnical Commission

International Organization for Standardization

IEC 62264

IEC 62453 (FDT)

IEC 62541 (OPC)

IEC 62769(FDI)

Enterprise-Control System Integration

Part.1,2,3,4,5

国際標準の番号

TC184/SC5 TC65/SC65E 委員会 委員会

Devices and integration in enterprise systems

Automation systems and integration

委員会の名前

国際標準はどうやって作られる？

TC65/SC65E 委員会

審議するところ

ＷＤ ＣＤ ＣＤＶ

SP-95 委員会

リエゾン

ＷＤ ＣＤ ＣＤＶ

ＩＳ ＷＧ （国際 エキスパート）

ＡＮＳＩ ＳＴＤ

ＷＧ （有志 誰でもＯＫ）

ＩＳＡ９５委員会

夜の部

• 終了後に食事会

• 語学力よりもハートが大事

• みんなも実はよく分かっていない

• 日本には最近興味がない

モデルが好き

コンセプトが好き

最適化が好き

標準化が好き

インタフェースが好き

シミュレーションが好き

電話会議が好き 強いものが好き

• 終了後に食事会

• 語学力よりもハートが大事

• みんなも実はよく分かっていない

• 日本には最近興味がない

標準屋＝技術屋の特徴

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

IEC62264（ISA-95）の構成

• 第一部：モデルと用語 – Models and terminology

• 第二部：オブジェクトモデルと属性 – Object model attributes

• 第三部：製造オペレーション管理のアクティビティ – Activity models of manufacturing operations management

• 第四部：製造オペレーション管理のオブジェクトモデル – Objects and attributes for manufacturing operations management

integration

• 第五部：ビジネスと製造との間のトランザクション – Business to manufacturing transactions

• 第六部：？ – Messaging Service Model

Enterprise-Control System Integration

経営システムと制御システムの統合

経営システムと制御システムの統合

Level 4

Level 1

Level 2

Level 3

Business Planning

& LogisticsPlant Production Scheduling,Operational Management, etc

Manufacturing

Operations ManagementDispatching Production, Detailed Production

Scheduling, Reliability Assurance, ...

Batch

Control

Discrete

ControlContinuous

Control1 - Sensing the production process,

manipulating the production process

2 - Monitoring, supervisory control and automated control of the production process

3 - Work flow / recipe control to produce the desired end products. Maintaining records and optimizing the production process.

Time FrameDays, Shifts, hours, minutes, seconds

4 - Establishing the basic plant schedule -production, material use, delivery, and shipping. Determining inventory levels.

Time FrameMonths, weeks, days

Level 0 0 - The actual production process

機能の階層モデル

Ｐａｒｔ１、Ｐａｒｔ２、Ｐａｒｔ５のスコープ

Ｐａｒｔ３、Ｐａｒｔ４、Ｐａｒｔ６のスコープ

ここはＩＳＡ９５のスコープではない

作業区

企業

拠点

生産ライン

作業セル

生産ユニット プロセスセル 保管場所

保管モジュール

作業場

ユニット 作業 ユニット

凡例

0以上含む

1以上含む

ユニット

資源（装置）の階層モデル Role based Equipment hierarchy

これとは別にPhysical Asset Equipment hierarchy （財務の視点）という階層もあります。

機能モデル（企業全体の視点）

Procurement

Production

scheduling

Material and

energy control

Product

inventory control

Product cost

accounting

Quality

assurance

Research

development and

engineering

Product

shipping ddmin

Order

processing

Production

control

Maintenance

management

Process data

Short term material

and energy requirements

Material and energy

inventory

Co

nfirm

to

sh

ip

Re

lease

to

sh

ip

In process waiver

request

Marketing

& sales

受注 管理

製品 原価管理

製品 出荷管理

製品 在庫管理

品質管理 品質検査

販売

マーケティング

Ｒ＆Ｄ 技術開発

保全管理

生産管理

生産スケジューリン

グ

原材料

エネルギー管理

購買調達

生産オペレーション管理

在庫オペレーション管理

在庫オペレーション管理

品質オペレーション管理

保全オペレーション管理

生産現場（レベル３）を上から見る

Schedule information Performance information

Production

schedule

Maintenance

schedule

Quality test

schedule

Production

performance

Maintenance

performance

Quality test

performance

Production

operations

management

Maintenance

operations

management

Quality

operations

management

Manufacturing

operations management

Capability information

Quality test

capability

Maintenance

capability

Production

capability

Definition information

Product

definition

Maintenance

definition

Quality test

definition

Inventory

operations

management

Inventory

definition

Inventory

schedule

Inventory

performance

Inventory

capability

Business planning and logistics

Business planning and logistics

生産 ｵﾍﾟﾚｰｼｮﾝ管理

保全 ｵﾍﾟﾚｰｼｮﾝ管理

品質 ｵﾍﾟﾚｰｼｮﾝ管理

在庫 ｵﾍﾟﾚｰｼｮﾝ管理

スケジュール情報 実績（出来高）情報

能力情報 定義情報

どんな製造資源が利用可能か？

実際にどれだけ生産できたか？

製造のために何を定義すべきか？

実際どのように生産する予定か？

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

MESのアクティビティモデル

詳細スケジューリング

ディスパッチング

実行管理

資源管理

定義管理

トラッキング

データ収集

解析

IEC62264.03第5節

データ収集

実行管理

資源管理

ディスパッチング

トラッキング

作業報告

詳細スケジューリング

作業依頼

定義管理

解析

作業能力作業定義

装置やプロセス 固有ルール

動作 命令

動作 応答

装置やプロセス 固有データ

生産資源の配分と監視 差立て・製造指示 データ収集 製品品質管理 プロセス管理 生産トラッキング

実績分析 作業および 詳細スケジューリング 仕様・文書管理 作業者管理 設備の保守・保全管理

MESA

製品定義 製造定義 製造スケジュール 製造実績

Ｐａｒｔ３には含まれない機能

• 情報システム管理

• セキュリティ管理

• ドキュメント化の管理

• 構成（コンフィグレーション）管理

• 内部統制（法順守）管理

• 事故や逸脱の管理

• ・・・

時間

ある期間における 生産ディスパッチング

リスト

保管場所 2

保管場所 1

生産ライン1

生産ライン 2

プロセスセル 1

プロセスセル 2

ジョブ1

ジョブ2

ジョブ3

ジョブ4

ジョブ5

ジョブ6 割り当て

詳細生産スケジュール

詳細資源スケジュール

生産指示（作業場オーダ）

生産ジョブ

作業指示 の要素

スケジューリング関連用語 IEC62264.03第6節

詳細 生産

スケジューリング

詳細 品質検査

スケジューリング

詳細 メンテナンス

スケジューリング

詳細 在庫

資材の品質 に関する情報

装置の利用可能性

に関する情報

スケジューリングインタラクション IEC62264.03第5節

詳細 生産

スケジュール

セットアップ 装置

500L/分 at 2:00 PM for 2 時間

生産 ディスパッチング

セットアップ 装置

2リットル 30,000 ボトル

at 2:40 PM

生産 30バッチ

2000リットル ブルー

at 2:30 PM

連続装置 前混合

生産ユニット

メインバッチ プロセスセル

ディスクリート 梱包

生産ライン

ディスパッチリスト

スケジューリングと ディスパッチング

IEC62264.03第6節

IEC62264-3でのＰＳＬＸの位置付け

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

Ｐａｒｔ４のスコープ

Ｐａｒｔ４は、Ｐａｒｔ３で定義したアクティビティ間のインタフェースの内容に関する仕様である。

ディスパッチング

詳細スケジューリング

解析

データ収集

トラッキング

定義管理

資源管理

実行管理

情報の送受信する際の 情報の内容（オブジェクト）

レベル２（コントローラ）との インタフェースは対象外！

情報のコンテンツ（オブジェクト）

• 資源関係ネットワーク（Resource Relationship） • ワークマスタ（Work Master） • ワーク個別マスタ（Work Directive） • ワークスケジュール（Work Schedule） • ワークリクエスト（Work Request） • ジョブリスト（Job List） • ジョブオーダ（Job Order） • ワーク実績（Work Performance） • ワーク能力（Work Capability） • ワーク能力マスタ（Work master capability） • ワーク評価指標（Work KPI） • ワークアラート（Work Alert）

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

ワークの定義

Work definition model ワークマスタ（Work Master） ワーク指示（Work Directive）

ワークフロー（ワーク定義の一部） class Workflow Specification Model

Workflow

Specification

Workflow

Specification Node

Workflow

Specification

Connection

Workflow

Specification Node

Type

Workflow

Specification

Connection Type

Workflow

Specification Node

Property

Workflow

Specification Node

Type Property

Workflow

Specification

Connection Property

Workflow

Specification

Connection Type

Property

+Defined by

0..* 11

+Defined by

0..*

+Used by

0..*

+To

1..*

+Can have

0..*

+From

1..*

+Defined by

0..* 11

+Defined by

0..*

0..*0..*0..*0..*

0..*1..*

Scan

Material

PlannedGet ERP

Lot ID

Assign

Local Lot ID

Store

Material

Start

Stop

Yes

No

Scan

MaterialPlanned

Get ERP

Lot ID

Assign

Local Lot

ID

Store

MaterialStart EndM

ES

ER

P

Yes

No

ワークスケジュールとジョブリスト

スケジュールの階層構造

Time

Storage Module 2

Storage Module 1

Production Line 1

Production Line 2

Maintenance Team 1

Test Lab 6

Work Schedule for an AreaWork RequestWork centers

オブジェクト属性の例

Attribute

NameDescription Production Examples

ID ユニークな識別記号 PMMFUF

Work Typeワークのカテゴリ（生産／保守／品質／在庫および組合せ）

Production

Description 追加情報や備考など“Widget manufacturing

schedule.”

Start Time 開始時刻 10-28-2006

End Time 終了時刻 10-30-2006

Published

Date発行日 12-30-1951 18:30 UTC

Hierarchy

Scope対応する階層情報

East Wing Manufacturing Line

#2

Attribute

NameDescription Production Examples

ID ユニークな識別記号 1001091

Work Typeワークのカテゴリ（生産／保守／品質／在庫および組合せ）

Production

Description 追加情報や備考など

“Work Request for export

quality w idgets for October 29,

1999.”

Start Time 開始時刻 1999-10-27 8:00 UTC

End Time 終了時刻 1999-10-27 17:00 UTC

Priority 要求の優先度 Highest

Hierarchy

Scope対応する階層情報

East Wing Manufacturing Line

#2

Attribute

NameDescription Production Examples

ID ユニークな識別記号 1001091

Work Typeワークのカテゴリ（生産／保守／品質／

在庫および組合せ）Production

Description 追加情報や備考など

“Work Request for export

quality w idgets for October 29,

1999.”

Work Master ワークマスタの種類 Export Quality Widget, V010

Start Time 開始時刻 1999-10-27 8:00 UTC

End Time 終了時刻 1999-10-27 17:00 UTC

Priority 要求の優先度 Highest

Hierarchy

Scope対応する階層情報

East Wing Manufacturing Line

#2

Command 動作種類の指定 Start/Hold/Cancel/Abort/Stop

Dispatch

Status実行状態記号

Dispatched/Pending/Held/Canc

elled/Delayed/Completed

Command

Rule指示内容の説明 Equipment is clean

Work Master

IDワークマスタの番号 845714581

◆ジョブオーダ（Job Order）

◆ワークリクエスト（Work Request）

◆ワークスケジュール（Work Schedule）

もくじ

1. はじめに

2. ＩＳＡ９５概要

3. 製造オペレーション管理

4. Ｐａｒｔ４のスコープと内容

5. オブジェクトモデル

6. おわりに

Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｇｙ（相互接続性）

２重の技術開発を防ぐ→開発費の削減

利用者の負担を減らす→複数対応の回避

最低品質を保証する→安心、安全

そもそも。。。

デファクト（できあがったものを固定化する）

• 既存のシステムがあると変えられない

• 将来のユーザ要求のことはわからない

• 力の強い者（企業）が得をする（じゃまする）

• （欧米企業は）儲かるから標準をつくる

システムがつながるために・・・

• 概念モデル仕様 ＶＳ 情報モデル仕様

• 参照モデル仕様 ＶＳ 実装モデル仕様

• データ構造の仕様 ＶＳ 処理手順の仕様

〇〇が◇◇でなければならない！

〇〇を◇◇しなければならない！

〇〇が◇◇でなければならない！

〇〇を◇◇しなければならない！

こうしたい！ ああしたい！

こうしたい！ ああしたい！

たかが標準、されど標準

最新鋭

豊富な 機能

業界初

高性能

標準 標準 標準 標準

標準

標準 標準

標準 標準

部品がない ソフトが高い

互換性がない

エンジニアがいない

ローテクでも十分

むずかしくて理解できない

つながらないしくみは

いらない！

標準 標準

標準 標準

ボクも 仲間に 入れてよ！

仲間になりたけりゃ こちらの流儀に 従いなさい！