IIoT時代にこそ、日本のモノづくりが世界で強みを発揮する(3)
ガラパゴス化しつつある日本の製造業、取り残されるプログラミング言語(1/3 ページ)
日本のみならず世界的に盛り上がりを見せる「IIoT(Industrial IoT)」の技術で、製造業はどう変化していくのか? 日本の製造業がその変化に追従していくためのボトルネックとなる“ガラパゴス化”について解説する。今回は、国内製造業で広く浸透している「ラダー言語」について取り上げる。
前回は、コントローラー、センサー、アクチュエーターを接続するフィールドバスが標準化されていないため、これら全ての機器を1社のメーカーに依存して導入せざるを得ない日本の現状を解説した。ここでもう一度われわれの目的を再確認したい。「IIoT(Industrial IoT)」は、全ての産業機器をネットワークに接続することで、新たなモノづくりの在り方を創造しようとしているのである。前回の内容では、それにもかかわらず足元の機器ですらつながらない国内の現状と、欧州勢が国内よりも先に進んでいる点について触れた。
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今回はもう1つ、国内の製造現場において“ガラパゴス化”して世界から後れを取ろうとしている点を指摘したい。それは「プログラミング言語」である。日本国内では異常といわれるほど「ラダー言語」が浸透し、製造現場における上位層から下位層まで区分けなく全てにラダーが活用されている。注意していただきたいのは、ラダー言語が悪いといっているわけではない。ラダーは優れた言語であり、上位層で全体のシーケンスを決定するには素晴らしい性能を発揮する。そして、欧州でもラダーは広く活用されている。問題なのは、日本の製造現場の多くでシステム全体をラダー言語でベタ書きしていることである。
また、もう1つの問題は、一概にラダー言語といってもそこには多くの“方言”がメーカーごとに存在するため、ある1社のラダー言語を学んだ技術者は、簡単に他のメーカーのPLCに移れないという実情がある。前回、フィールドバスの縛りによりメーカー依存になっている現状を解説したが、実はプログラミング言語のレベルでもメーカー依存を引き起こしているのである。ここに疑問を呈したのはやはり欧州のユーザーであり、「ハードウェアについてはメーカーの独自性を尊重するが、プログラミング言語は統一しよう」という動きが生まれた。
このユーザーの声はメーカーを動かし、1993年にPLCプログラミング言語の国際標準規格「IEC 61131-3」として、ラダーを含む5言語が定められた(ラダー言語、ST言語、FBD言語、SFC言語、IL言語)。
ラダー言語とは?
ラダー言語はリレー/コイルといった入出力のコンポーネントをAND/ORの論理で組み上げるプログラミング言語である。プログラムコードの見た目がハシゴの形に似ていることからラダー(ladder)言語と呼ばれる(図1)。リレー/コイルという名が示すように、ラダー言語は電気回路でロジックを構築するのと同じようにプログラミングが行えることを目的に生まれた言語である。
現在は「第4次産業革命(Industrie 4.0)」へと向かうさなかであるが、過去を見ると第2次産業革命で動力として蒸気から電気が利用されるようになり、第3次産業革命でPLCが登場しコンピュータ制御に移っていった(図2)。この際、電気回路の技術をそのままコンピュータ制御へ適用するためにラダー言語が架け橋としての役割を果たし、PLCのプログラミング言語として普及していったのだ。
国際標準規格「IEC 61131-3」
欧州勢が国際標準規格としてプログラミング言語を定めようとしたときに重要視したのが、産業用コントローラーの世界にITを導入することであった。ラダー言語は電気回路をコンピュータ言語化したもので優れた点は多いが、ITエンジニアからすると欠点も多く感じられる。全てのシーケンスが平たく巻物のように記述されているため可読性が著しく悪く、一度構築したシーケンスを再利用することもできない。ましてや、オブジェクト指向プログラミング、階層化プログラミングといった概念も存在しない。
産業用コントローラーをプログラミングするといっても、全体システムの中でどの部分を開発するかによってプログラミング言語に対する要求は異なる。可読性が悪くともラダーが適しているところもあれば、再利用性を重要視するところ、階層化が重要なところ、さらにはブロック線図で記述すべきところなどさまざまなである。そこで、「求められる用途に応じて異なる言語を選択できる」ようにすることで、「ITを産業用コントローラーに余すことなく適応できる」ことを考えた。国際標準規格のIEC 61131-3が5つの言語を定義したのはそのためであり、そこには「適材適所」という考え方がベースにある。5言語(ラダー言語、ST言語、FBD言語、SFC言語、IL言語)それぞれの向き不向きをまとめると以下のようになっている(表1)。
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IIoT時代にこそ、日本のモノづくりが世界で強みを発揮する
IoT、インダストリー4.0がこれほどまでに盛り上がり続けるのは、その将来像への賛同だけではなく「現時点で材料となる技術はそろっていて、決して夢物語ではない」と多くの人が感じているためである。日本のモノづくりは改善を重ねることで着実に世界をリードしてきたが、第4次産業革命で求められる非線形なモノづくりの進化をリードしていくためには、「製造現場のガラパゴス化」を解消することが急務だ。本連載では、日本のみならず世界的に盛り上がりを見せるIIoTの技術で製造業はどう変化していくのか、日本の製造業がその変化に追従していくためのボトルネックとなる国内製造業のガラパゴス化について解説する。
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