IoT ミドルウェア
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2019年度関連業界御懇談会でミドルウェアをご紹介しました！
〜IT、IoTの利活用と、その未来〜をテーマに、
先進的な会員企業による
生産現場の改善に役立つ、実際の活用事例から
最先端の取り組みまで、皆様にご紹介する機会を設け、
ミドルウェアに関する取り組みもご紹介しました。
120名を超える参加をいただき、好評裏に終了しました。
【当日の講演内容のご紹介】
●『データを活用したものづくりへの挑戦』
(株)アスカコネクト 代表取締役 林 万美子 氏
●『実践、IoTで大幅生産性UP！「正しい視点で間違いのないIoT投資」 』
(株)栄ライト工業所 代表取締役社長 江守 敦 氏
●『池木プラスチックにおけるIT、IoTを利用した取組』
・生産管理ソフトMICS7、データ収集ソフトミドルウェア、
Googleスプレッドシートを利用した検査記録システム
池木プラスチック(株) 品質管理部 好井 昭人 氏
・IT、IoTにより収集したデータの分析事例
(株)NTTデータCCS スマートファクトリー＆モビリティ事業部 営業部
兼 スタートアップ推進室 担当部長 土井 利次 氏
出展展示会
名古屋プラスチック工業展 2021年9月29日〜10月1日 ポートメッセなごや
開発の背景：成形条件管理の必要性
グローバル経済においては、IoT（Internet of Things＝モノのインターネット）、ビッグデータ、人工知能（AI）の活用により、ビジネスや社会の在り方そのものを根底から揺るがすドイツの「インダストリー4.0」と呼ばれる大変革が進みつつあり、我が国では、アベノミクスの第2ステージとして、これらの社会産業構造変革への対応を「新時代への挑戦」と位置づけて積極的に推進しています。
また、IoT等の導入はものづくり現場に大きな変革をもたらすことが期待されていることから、このような変化をチャンスと捉えて、スピード感ある大胆な挑戦に踏み切るかどうかが、これからの勝敗を分ける重要な鍵となります。
しかしながら、我が国製造業におけるIT・データの利活用は、諸外国に比べて決して進んでいるとは言えず、これはプラスチック業界においても同様であり、製造プロセスにおけるIT・データの利活用が進んでいない状況でもあります。
そこで、プラスチック業界のIoT導入を進めるために「プラスチック業界におけるデータフォーマットの共通化及びシステムオープン化実証事業」を、平成28年度に実施いたしました。
成形条件管理の必要性
プラスチック射出成形業者においては、以下のような様々な場面で成形条件情報の管理が求められています。
営業：顧客から成形記録の提出を要求された
品質・変化点：成形条件の無断変更がないか、監視したい
トレーサビリティ：成形条件変更の時期・期間を把握したい
品質・予備保全：実績値でのばらつき発生の有無を監視したい
金型試作の効率化：試作時の成形条件の詳細記録を残したい
品質・コスト：成形条件と成形不良の因果関係を解明したい
プラスチック射出成形業者は、その多くが複数メーカーの射出成形機を使用していますが、成形条件管理や、その記録の保持、活用等のニーズを満たすために成形条件を記録する場合、従来は、①人手により紙に記録、②成形機メーカーが販売するオプションソフトウェアを利用、③成形機に搭載されたメモリに保存された成形条件情報を利用 の3通りのみが選択可能でした。
①の場合、作業時間を要する上に、転記作業による誤記入の可能性があり、その後データを活用するためにはデジタル化が必須となることから、成形条件情報を再利用することは非常に困難です。
②の場合、デジタル化された成形条件情報をそのまま利用可能な方法であるが、複数メーカーの成形機で構成された工場内の成形条件情報を収集するには複数メーカー分のオプションソフトウェアを導入する必要があり、それらを利用する限り一元管理は困難です。
③の場合、メモリ容量に制限があることからデータ取得のために作業が必要となり、①と比較すると作業の負担は軽減されるものの、その後、収集データを成形条件項目別に整理して、解析に至るまでには相当の手間が必要です。
結果的に、成形条件情報の利用には『手間』と『コスト』を要することが、成形条件情報の積極的な利用に至らない最大の理由である一方、ものづくりの高付加価値化や差別化を目指すために成形条件情報を扱いやすい形式で入手することは、長年の課題でした。
システム開発と実証事業
経済産業省 委託事業 平成28年度「IoT推進のための社会システム推進事業」
前述の課題を解決するために、近畿経済産業局、ムラテック情報システム㈱、（一社）西日本プラスチック製品工業協会の3者が、平成28年度「IoT推進のための社会システム推進事業」を活用し、射出成形機メーカー5社（住友重機械工業㈱、東洋機械金属㈱、日精樹脂工業㈱、㈱日本製鋼所、ファナック㈱（順不同））、及びオブザーバーとして（一社）日本産業機械工業会、周辺機器メーカー、生産管理システムメーカーが横断的に参加し、グローバル基準の規格EUROMAP63に準拠した成形機のデータフォーマットの共通化、そのデータを統合するシステムである「ミドルウェア」の開発及びシステムの無償提供による、IoT導入拡大を図る事業に取り組み、「ミドルウェア」が平成29年3月末に完成しました。
「ミドルウェア」とは？
成形条件情報の自動収集
これまでは、メーカ毎にデータフォーマットや呼び名等が異なり一元的に管理ができない。上位システムで利用しづらいことが問題でした。
本事業で開発した「ミドルウェア」を利用すれば、各社射出成形機から共通したデータを自動で収集することが可能となり、様々な上位システムで活用できます。
「ミドルウェア」導入で即座に得られる効果
◆ トレーサビリティーデータとしての活用
① 自動で正確なデータの収集が可能となり、記録のための作業工数や紙を削減
② データの出力、検索、保存、活用が可能
◆ メーカー横断的にフォーマットを共通化
① 金型を他成形機に乗せ換えた際に、条件設定の参考として利用
② 各社成形機データを一元的に比較可能であることから、省エネ（温度、サイクル）、原価（サイクル）、品質の安定性、相性等の比較が可能
◆ 予知保全データとしての活用
実績値データのバラツキや上限・下限値の設定により、機械の異常、品質の異常等を早期に警告
◆ 機械メーカーのメリット
① 最新通信機能を有する新しい機械への買い替えの促進（油圧⇒電動）
② EUROMAP63への対応による、海外メーカーとの競争力UP
将来的に想定される効果
★ ビッグデータ（成形条件情報）
AI技術等を活用したより高度な予防保全の実現、生産性の向上、高付加価値製品の安定生産
少人化の実現
★ 生産管理システムとの高度連携によるリアルタイムな稼働管理
自動部品手配等の実現
★ 品質的な問題の解決、初期条件出し
熟練工のみが対応可能であった、現場で発生する諸問題について、データ蓄積、解析による成形条件の最速最適化
★ 次世代欧州基準として検討が開始したEUROMAP77への対応
日本の機械メーカーを始めとする業界対応の準備、予備検証
「ミドルウェア」で取得可能な成形条件情報
取得可能な成形条件情報
取得可能な成形条件情報には
①共通追加トークン
②独自トークン
の2種類があります。
①共通追加トークン
EUROMAP63（欧州プラスチック機械工業会が規定した成形条件情報に関するグローバル基準（アメリカSPIと共同で制定））に準拠しています。
EUROMAP63では【成形機との通信コマンド】、【データを呼び出すトークン（成形条件項目）】を制定しており、
「ミドルウェア」では【成形機との通信コマンド】はそのまま利用し、】、【データを呼び出すトークン（成形条件項目）】は必要最低限の項目を共通追加トークンとして新たに設定しました。
共通追加トークンは、取得するために特別な設定は必要ありません（メーカー、機種、年式等により設定されていない項目やデータ取得できない項目があります）。
共通追加トークン
②独自トークン
EUROMAP63標準トークン及び共通追加トークン以外に独自にトークンを追加したい場合は、ミドルウェアのトークンテーブルに独自トークンを登録するだけで、データ取得が可能です（成形毎に登録が必要です）。
射出成形機との接続
射出成形機との接続は、成形機メーカーによって2つのパターンがあります。
Aタイプ：成形機メーカーのオプションソフトウェアを用いて
EUROMAP63変換を行い、EUROMAP63準拠データファイルを作成
Bタイプ：成形機とミドルウェアが直接交信して
EUROMAP63準拠データファイルを作成（例 B社成形機）
「ミドルウェア」システム全体について
・データベース定義は全て公開
・成形機等とはLAN接続
・Webソフト採用
※破線は今後対応予定
画面例
「ミドルウェア」を使うには
まず、確認してください
①会員かどうか
（一社）東日本プラスチック製品工業協会
（一社）中部日本プラスチック製品工業協会
（一社）西日本プラスチック製品工業協会
のいずれかの会員企業であれば、ご利用可能です。
②機器類が対応可能機種か
各機器メーカーへ問い合わせて下さい。
基本的には、LANに接続できる機器が対象です
次に、準備してください
①ソフトウェア使用許諾契約書に、所在地、法人名、代表者名を記入、押印したものを 2通 用意して、下記住所へお送りください。
〒550-0013 大阪市西区新町1-3-12 四ツ橋セントラルビル
（一社）西日本プラスチック製品工業協会 平田宛
確認後、契約書と請求書(初期サポート費用 50,000円(税抜、初年度のみ、1社あたり))をお送りします。
ご入金が確認でき次第、「ミドルウェア」をお送りします。
②「ミドルウェア」利用環境
・成形機メーカー毎の、EUROMAP63対応作業
・工場内LAN工事(ネットワーク工事、IPアドレス付与)
・他システムとの連携等
・インストール用パソコン
＜必要スペック＞
●パソコン
・OS：Windows 10もしくはWindowsServer2012 （64bit）
・CPU：Corei5以上推奨 ・メモリ：8G以上
・HDD：500G以上(SSD推奨)
●ネットワーク
・1000BaseT
・成形機側ネットワークは事務所ネットワークと別セグメントを推奨
●周辺機器
・バックアップ装置
・UPS装置
※ 接続する成形機が、日精樹脂工業と東洋機械金属との合計が20台以上になる場合、
Windowsサーバ2012が必須になります
※ EUROMAP63や「ミドルウェア」は無償ですが、上記は別途費用が必要です。
よくあるご質問
Q1：ミドルウェアと、ミドルウェアでのデータ取得のための成形機用ソフトウェアをインストールするパソコンは同じものでいいですか？
A1：ミドルウェア側は同一パソコンでも問題ありません。
成形機用各成形機メーカーは、個別パソコンへのインストールを推奨しています。
Q2：Windows 10 Proで利用できますか？
A2：利用可能であることを動作確認済みです。
Q3：Windows IoTで利用できますか？
A3：Windows IoT上で動作検証を実施していないため、現時点では不明です。
Windows IoTは組み込み機器用のOS という認識のため、ミドルウェアには不向きと考えています。
Q4：東芝機械製成形機とミドルウェアを接続する場合に必要なソフトウェアは何ですか？
A4：iPAQETのミドルウェア接続オプションプログラムが必要です。
Q5：住友重機械製成形機とミドルウェアを接続する場合に必要なソフトウェアは何ですか？
A5：iii-systemのミドルウェア接続オプションプログラムが必要です。
Q6：日本製鋼所製成形機とミドルウェアを接続する場合に必要なソフトウェアは何ですか？
A6：①NET100 標準 ＋ ミドルウェア接続オプションプログラム
②SW製成形機のソフト改造（オプションとの接続用）
の両方が必要です
Q7：ファナック製成形機とミドルウェアを接続する場合に必要なソフトウェアは何ですか？
A7：LINKi のミドルウェア接続オプションプログラムが必要です。
Q8：70台の成形機からデータを取得することを考えていますが、HDDでも問題ありませんか？
A8：ミドルウェアとしては問題ありません。
しかし、70台の成形機のメーカー別構成内訳が問題になります。
ミドルウェアは共有フォルダへのアクセスでファイルのやり取りを実施しており、Windows10 を利用する場合、同時接続数が最大20 に固定されています。
Windows server 2016 の場合、最大数の制限はありませんが、CAL(Client Access License)が必要になります。
成形機とミドルウェアが直接交信する東洋機械金属製、日精樹脂工業製の場合、これら同時接続数の制限に注意が必要です（東洋機械金属製は、その制限を避けるためにFTP送信機能を有しているので、 Windows側にFTPサーバを用意することで上記制限を回避することが可能です）。
また、Linuxの場合、共有フォルダの制限はなく、外付LANディスク等を使用すれば共有フォルダの制限を回避できると思われます。
ファナック製、住友重機械製、日本製鋼所製、東芝機械製は、自社の中間収集ソフトウェアを利用し、そのソフトウェアを介して共有フォルダにアクセスするため、同時接続数の制限はほとんどありません。
Q9：ミドルウェアが取得するデータの形式を教えてください。
A9：ファイル形式（euromap63の仕様）で取得し、JavaDBに保管されます。
Q10：ミドルウェアで取得するデータ量の目安はありますか？
A10：取得するデータ項目に大きく依存しますが、１年あたり、1.3GB弱×成形機台数 とお考え下さい。
Q11：データベースは外部のソフトウェアからリアルタイムで参照可能ですか？
A11：参照可能です。
データ件数が多い場合や、参照方法に問題がある場合、ミドルウェアが停止する可能性もあるため、ある程度のデータ量を夜間等に抜き出し、それを参照するという使い方を推奨します。
Q12：ミドルウェアで取得したデータを社外で確認するためにVPNではなく、サーバのIPアドレスを一部開放する、など他の方法を利用することはできませんか？
A12：ミドルウェアの画面系はWebシステムなので、そのサーバのIPアドレスがグローバルIPアドレスなら、外部から確認することが可能です。
通常はルーター等でNAT変換を実施します。この場合、https 設定などが必要です。
また、Cisco AnyConnectなどを使えば、既存のVPNに、モバイルなどでのVPN接続が可能になります。
セキュリティ面を考慮するなら専門家への相談を推奨いたします。
Q13：ミドルウェアをクラウド上にインストールして使用することは可能ですか？
A13：クラウド環境ではテスト等を実施していないため、動作するか等は不明です。
ミドルウェアをクラウド上に置くとなると、成形機が直接クラウドと通信することになり、成形機メーカー側の保証が得られない可能性があるため、実施する前には必ずご確認ください。
Q14：ミドルウェアで取得したデータを、即座にクラウド上に書き込むことは可能ですか？
A14：データの保存先は共有フォルダとなるため、クラウドへ直接の書き込みはできません。
ミドルウェアで取得したデータをローカルパソコンへ一旦保管し、保管したデータをクラウド上に書き込む方法が適切であると考えられます。
クラウド上に書き込むために、バッチファイル等を作成・使用することで自動化することも可能であると思われます。
ミドルウェアのデータベース自体をクラウド上に置くことは不可能ですが、データベースのバックアップファイルを保管することは可能です。
「データだけ必要の都度クラウド上に書き込む」もしくは「システムそのものをクラウドで動かす」ことは可能です。
Q15：ミドルウェアで取得したデータを上位システムで利用する場合、上位システムで利用するデータ形式は何ですか？
A15：通常は タブ区切りテキストで取得可能です。
Q16：上位システムへの情報出力機能について、出力できる項目に制限はありますか？
A16：取得した値は全て出力可能です
Q17：上位システムへの情報出力は、一日数回等決められた回数自動で出力することは可能ですか？
A17：ミドルウェアが自発的に外部にデータを出力する機能はありませんが、外部からの出力要求により出力することは可能であり、外部に自動で出力する処理を組めば可能です。
ミドルウェア内のeuromap\server\sample フォルダにいくつかのバッチファイルを用意してありますので、それを適宜修正しスケジューラー等に登録すれば自動取得できます。
Q18：上位システムで利用するデータはcsvに限られますか？JavaDBからの取得も可能ですか？
A18：取得可能です。取得方法は複数あります。
①各画面のフロッピーマークをクリックすることによるエクセルデータや、csvデータでの取得
②データベース管理画面からの、一括データ出力（csv）
③httpによるURLのリクエストによるリモート取り込み（csv）
④JavaDBに直接接続（JDBC等）して、データを取得
なお、④のJavaDBに直接接続する方法は初期状態では制限しているため、必要な場合のみ制限を解除しています。
Q19：ミドルウェアで取得したデータはJavaDBに直接接続して取得する場合、データ項目を選択して取得することは可能ですか？
A19： SQL文により実行しますので、取得するデータ項目や検索条件を指定することが可能です。
画面からデータを取得する場合は、データ項目の選択はできません。
Q20：ミドルウェアによりデータを取得した時刻は、何の時刻ですか。
A20：成形機側から取得したデータの日時、つまり、成形機が認識している時刻です。
なお、通常画面には表示しませんが、データベース上には登録した時刻もあり、これはパソコンが認識している時刻です。
Q21：成形機の号機が違うが、製品特定キーが同じものをまとめて出力することは可能ですか？
A21：csv出力は可能です。
最も簡単な方法は、【履歴確認】から、レポート履歴確認（成形条件設定値）の値か、ステータス履歴確認 （成形条件実測値）の値として、画面から出力する方法です。
大量データを一括取得する場合や、バッチ的な抜き出し出力の場合は、【DB管理】の履歴データ出力を使いますが、製品特定キーでの絞り込みは不可能です。
Q22：ミドルウェアが取得するデータ取得はどのような種類がありますか？そのデータは1ショットずつ、もしくはまとめて取得のどちらですか？
A22：ミドルウェアは、基本的にはリアルタイムで4種のデータを取得しています。
①成形条件（設定値）：設定変更するまでは同じなので 最初に一度だけ取得します。
全データの再取得は以下の2つの場合に実施します。
1．日付が変わった場合：全データ取り直し
2．製品特定キー（仕事名,品名,金型名,成形条件名）が変わった場合
それ以外に変更された設定値は、「③成形条件設定値の変更情報」として取得します。
②成形条件（実測値）：１ショットごとに取得します。
③成形条件設定値の変更情報：リアルタイムに取得します。
④成形機のアラーム情報：アラーム発生の都度、リアルタイムに取得します。
Q23：ミドルウェアでの取得データで圧力がMPa表示の場合、％表示にすることも可能ですか？
A23：データ取得を始める前に％表示に変更する場合は問題なく可能です。
既にMPa表示で取得していたデータを途中で％表示に変更する場合、GETID で単位を再取得することが必要となり、変更前のデータは値が元のままで表示されます。
単位は成形機毎のトークンに関連してマスタで管理されています。GETID で取得しますので、成形機で単位を変えた場合は、再度GETIDにより取得しないと単位は変更されません。
データとは、成形条件も実測値も、値しか持たないため、そのような状況になります。
Q24：ミドルウェアで稼働管理が可能ですか？
A24：稼働管理機能はありません。ただし、1ショットごとに成形機の状態データを取得できるので、その値を表示することは可能です。
Q25：一度にダウンロードできるデータ量に制限はありますか？
A25：1.データ管理の【履歴確認】レポート履歴確認画面等、通常画面のフォルダアイコンからダウンロードする場合、初期値は1000 件です。拡張検索条件（青色の虫眼鏡アイコン）で最大件数を無制限にすると、検索条件の全データを取得することが可能です。
2.データ管理【DB管理】履歴データ出力で、Tableとしてレポート履歴テーブルを選択して検索すると、件数制限なしでデータを取得することが可能です。
ただし、データベースの生データであるため、他のマスタと照合しないと何のデータであるか判別できない可能性があるため、事前にマスタ等を設定しておくことをお勧めします。
ミドルウェア全般に関するお問い合わせ先
全日本プラスチック製品工業連合会 担当：平田
uketsuke@nishipla.or.jp
〒550-0013 大阪市西区新町1-3-12 四ツ橋セントラルビル 4階
TEL:06-6538-6100 FAX:06-6538-6200