ARC Adviso

ARC 白

2012 年 6

ory Group 作成

白書

6 月

成

はじめに

CENTUM

CENTUM

CENTUM

横河電機

CENTU

に ..............

M の概要 .....

M VP の特長

M VP の将来性

機の強みと今後

UM VP の

................

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性 .............

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................

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電機の挑戦

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Advisory Gro

C

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ENTUM V

CENTU

.com

VP による統

UM の進化と

統合システム

と継承性

ム例

ARC White Paper • June 2012

Copyright © ARC Advisory Group • ARCweb.com • 3

横河電機の 新 DCS である

CENTUM VP Release5 では、フィ

ールドデータやサブシステムなど

の統合力が強化されている。 ユーザの新たなチャレンジを支え

る製品だ。

はじめに

分散制御システム（DCS）が産業オートメーションの世界に誕生した 1970

年代中頃は、制御機能と運転環境が注目の的だった。今日においても、制

御機能や運転環境としてのヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）

は重要である。しかし一方、より豊かなプラント操業を実現するため、

DCS は設備や運転に関する情報の取り扱いにおいても発展し続けてきた。

その過程においてオートメーション・サプライヤーは、ハードウェアやソ

フトウェアおよび通信技術に対して commercial-off-the-shelf（COTS）技

術を採用してきた。同時に、業務用 IT として既に定着していた標準規格を

多数採用し、今日の DCS に至っている。

現在では、オペレータ・メンテナンス技術者・計装担当者・工場長といっ

たプラント関係者全員が、グローバル競争や法規遵守などの面について正

しい選択ができるような、良質かつ大量のデータを必要としている。製品

の品質・数量だけでなく、生産コスト・顧客要求・生産設備・人員構成な

ど、プラントの収益性を左右する全項目が含まれる。そのため DCS には、

様々なプラント機器・設備・、アプリケーションなどとの連携機能と共に、

大量のデータを処理する能力が求められる。

横河電機のような代表的なオートメーション・サプライヤーは、そういっ

た要求に応えられる制御性能・情報処理能力・オープン

性などを満たしたソリューションを、安全かつセキュア

に提供する為の継続的な開発投資をおこなってきた。

2011 年、横河電機は CENTUM シリーズの第７世代とし

て CENTUM VP Release5 を発売した。十分な実績を持

つ DCS プラットフォームに、 新の制御技術と情報管理

能力が組み込まれた製品となっている。

CENTUM VP Release5 の強化ポイントは以下の通りだ。

フィールド・デジタルデータの統合

サブシステムの統合

プラント・インフォメーションの統合

これらの強化に併せて、以下の機能が改良された。 新のフィールド・コ

ントロール・ステーション（FCS）は、以前のコントローラーと比べて 4

倍の処理能力を備えた。また、横河のシステムと他社製サブシステムに共

通のユーザー・インターフェースを提供するため、統合ゲートウェイステ

ARC White Paper • May 2012

4 • Copyright © ARC Advisory Group • ARCweb.com

ーション（UGS）が新しく加えられた。更には、プラント全体のアラーム

を処理する機能も大幅に強化されている。

CENTUM の概要

CENTUM とは

横河電機は、1975 年に世界初の DCS として初代 CENTUM を発売して以

来、シリーズとして継続的に改良してきた。CENTUM は、石油精製や石

油化学プラント・化学プラント・発電所・パルプ&製紙工場など、堅牢

性・信頼性・長期連続稼働が求められるプラントにおいて長年にわたって

利用されており、今日では 23,000 を超えるシステムが世界中で導入されて

いる。DCS には工場を支える生産設備として、 新技術への追従が適宜求

められる難しさがある。その点を考慮すると、この導入数は、必要なタイ

ミングで優れた技術を提供し続けてきた横河電機の不断の努力の表れと言

えるだろう。

ARC の 新調査によると、CENTUM は様々な市場において DCS 全体の主

製品の一つであり、特に化学業種においてはシェア No.1 である。

新世代の CENTUM VP

CENTUM VP Release5 は、CENTUM シリーズの第７世代として、2011 年

9 月に発売された。当然ながら CENTUM シリーズの証とも言える、高い

信頼性や旧製品からの継承性は維持されており、加えてフィールド・デジ

タルデータの統合・サブシステムの統合・プラント情報の統合といった点

で大幅に強化された製品となっている。

基本構成

CENTUM VP の主な構成要素は、FCS・HMI・プロセス制御ネットワーク

である。従来の CENTUM システムとの機能互換を維持しており、

CENTUM VP Release5 へのアップグレードが容易となっている。

制御と入出力 データ処理・ロジック演算・フィールド機器への信号出力など、基本的な

コントロール機能は全て FCS で実行される。横河電機はプラント操業の連

続稼働を第一に考えて CENTUM を設計しているため、HMI や上位のサー

バ・アプリケーションが欠如した場合でも FCS は機能し続ける。また FCS

自体にも高信頼性を支える技術として、“ペア＆スペア”という横河独自

の二重系照合方式が採用しており、この技術が 99.99999%（セブンナイン）

以上という業界 高水準の稼働実績に貢献している。

高性能コ

FCS には

アルゴリ

その他の

高い信頼

ている。

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頼性と制御性

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れば、導入コ

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計測・制御・

た制御盤上の

DCS の登場以

され、操作監

CENTUM に

やマイクロソ

S 技術が組み

ラフィック・

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っている。

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な制御機能に

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コスト・試運

得られる。横

ールドバスの

ーの役割を担

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めてきた。今

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企業の一社だ

ン・インター

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にいたっては

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み込まれた H

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ついても、柔

その他メッ

に送受信する

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opyright © AR

に加え、高度

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担った。また

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今日でも、フ

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る為、各ステ

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れていた産業

ARC W

RC Advisory Gr

度制御やバッ

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White Paper • J

roup • ARCwe

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ル通信技術

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June 2012

eb.com • 5

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ARC White Paper • May 2012

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していった。しかしその反面、この改良はオープンで相互運用的だったイ

ーサネットを閉鎖的かつ独自的にするものが多かった。

産業用イーサネット

多くの DCS サプライヤーが、高速 1Gbps のイーサネット TCP/IP 技術を

制御ネットワークとして採用している。また、その帯域幅やスループット

は、大規模かつ複雑なプラントのプロセス制御アプリケーションにとって

も十分な性能だ。しかし 24 時間連続稼働のプラントで利用するためには、

冗長技術などによる改良で信頼性を高める必要があった。その実現のため、

サプライヤーが独自の要素を制御ネットワークに追加していった結果、他

社製の機器やアプリケーションの接続が必要以上に難しくなった。

そのような中、横河電機の技術により高信頼性を実現した CENTUM VP の

制御ネットワーク Vnet/IP は、TCP/IP ベースのオープンな産業用ネット

ワークとして提案された。Vnet/IP は、IEC 1784-2 Ed.2.0 規格として国際

電気標準会議（IEC）に承認されており、横河電機製品以外の 3rd パーティ

機器であっても簡単に接続することができる。

3rdパーティ機器用インターフェース

CENTUM は、3rd パーティ製の機器・サブシステム・ソフトウェアアプリ

ケーションを DCS やホストシステムに接続してデータのやり取りを可能に

する、業界標準仕様の OPC-DA や OPC A&E をサポートしている。ただし、

これらの仕様に対し、個々に対応してしまうと OPC サーバやクライアント

の数が増え、システムが必要以上に複雑化してしまう。そこで横河電機は、

単体で各種 OPC 仕様に対応する「統合ゲートウェイ」インターフェースを

開発した。このインターフェースにより、3rd パーティ機器のデータも横河

機器のデータと同様に取り扱えるので、システムの複雑化を防ぐことがで

きる。

CENTUM VP の特長

CENTUM VP Release5 の意義

横河電機は、フィールド・デジタルデータの統合・サブシステムの統合・

プラント・インフォメーションの統合について大幅な強化を加えて、

CENTUM VP Release5 を発売した。

フィールド・デジタルデータの統合

プラント関係者が 新のデジタル通信技術を使いこなす為には、ホストシ

ステムの貢献が欠かせない。インテリジェント・フィールドデバイス（伝

送器・流

ル技術を

や制御性

遠隔で扱

リアルタ

テムへの

た場合ユ

そのため

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れた。

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る必要が

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るように

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に十分応

高信頼コ

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を採用すると

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う能力は、今

応えて、CEN

格対応 オートメーシ

ステム設計を

がある。横

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出力機器を揃

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るので、新し

無線通信規格

り多数のフィ

導入や保守

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になるだろう

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M VP Relea

応えられる新

コントローラ

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と、導入コス

につながる。

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大となったり

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タイム制御に

今日の DCS に

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ション業界に

を可能にする為

河電機は、

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揃えている。

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しい規格へも柔

格

ィールド機器

守に莫大なコ

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視や機器管理

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新しい FCS が

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して、従来

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が採用され

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opyright © AR

など）とホ

ストや試運転

しかしなが

効果について

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、これらの

可能性もある

に影響を与え

に共通して求

Release5 では

には、新旧様

為には、それ

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IP・DeviceN

。また制御装

二重化可能な

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ARC W

RC Advisory Gr

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装置との間

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横河電機は、

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（FCS） 理能力の面に

いる。

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UM と同様に

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ており、それ

。各 MPU

White Paper • J

roup • ARCwe

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強化ポイント

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に DCS が対応

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た、現状の規格

は、ESB（E

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途としても利

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働率を支え

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れぞれに 2 個

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June 2012

eb.com • 7

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測定性能

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格に対応

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る技術と

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行した制

ARC White Paper • May 2012

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御演算結果は比較照合され、値が等しい場合は正しい結果として出力され

る。もし等しくない場合は、待機側のプロセッサカードに無瞬断で制御権

が切り替わる。

また、このコントローラーにはオンラインメンテナンス機能が備えられて

いるため、稼働中の FCS やアプリケーションに影響を与えることなく制御

ロジックやパラメータ値などの変更を行うことができる。これにより、稼

働中のプラントの増改造も安全かつ柔軟に対応できる。

コントローラの柔軟性と拡張性

様々な入出力信号を多く扱うために、コントローラのタイプを複数用意し

ているサプライヤーもあるが、その場合は予備品の在庫管理が大変だ。一

方で横河の場合は、一つのタイプで全ての入出力信号を扱え、3 階層のラ

イセンス制により、標準規模・大規模・超大規模（1,024 ステーション、

100 万タグまで）といった拡張が可能だ。

適化された性能

初期の DCS には、プラント制御に必要なプロセス信号のみがフィールド機

器から入力されていた。しかし今日のインテリジェント・フィールドデバ

イスからは、プロセス信号以外のデータも大量に送られてくるため、コン

トローラの処理能力を改善する必要がある。CENTUM VP Release5 では、

CPU モジュール内に入出力通信用プロセッサを内蔵した新しい方式が採用

され、FCS のプロセスデータ処理能力とフィールド機器データ処理能力の

向上を同時に実現している。

リモート（遠隔）I/O CENTUM の入出力機器は、現場機器に近い場所への設置が可能だ。加え

て、爆発の危険があるような場所への設置も可能なので、フィールド機器

と DCS 間の配線コストを削減できる。

高速光通信

同軸ケーブルに加えて、高速光通信バスを用いた遠距離接続にも対応して

おり、コントローラから入出力機器までの距離を 大で 50km まで延長で

きる。

フィールド機器管理 今日の DCS には、プラットフォームとしてのプロセス制御や情報管理とい

った機能に加えて、システム製品以外を含むプラントの全機器を管理運用

する機能が求められる。これらの機能は、機器のステータス監視と機器管

理ソフトウェアの組み合わせで実現されており、状態基準保全や機器の予

兆管理モデルの構築に一役買っている。

PRM-統

横河電機

する診断

ルだ。FO

たデジタ

運用や保

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CENTUM

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に共通し

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UGS は、

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る。

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UGS は、

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保守の効率化

貢献する。

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ど）とホスト

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イが導入され

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、横河電機の

ウェイ機能で

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3rdパーティ

提供し、オペ

ンジニアリン

、ユーザが抱

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化が可能とな

ーとバルブの

DT に対応し

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提供する。

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を容易にする為

れた。

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ィ製のサブシ

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全・予防保全

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なり、プラン

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している。FD

ントなフィー

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それゆえ、SC

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ン（UGS）

M や 3rd パー

ードウェアと

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ARC W

RC Advisory Gr

は、機器の

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のオンライン

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CENTUM

White Paper • J

roup • ARCwe

性能劣化を早

るソフトウ

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給元・種類・通

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り、機器の設

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DCS に統合す

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と同様に操

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為、サブシステ

ニアリングと

ンメンテナン

の構成は C

グ・ステーシ

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れる。また、

のエンジニア

のエンジニ

June 2012

eb.com • 9

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ェアツー

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ト削減に

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ングルシ

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テムを統

、サブシ

スを容易

CENTUM

ョンから

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UGS は

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データに変換するので、CENTUM の画面・アラーム・ヒストリアンの設

定に余分な工数を必要としない。UGS は外部コントローラのデータを取り

込むため、各種のインポート機能（Smart Import・CSV Import・OPC

Brouse Command）を備えており、タグや他の情報を自動生成させるので、

余計なエンジニアリング負担を取り除く。

オンラインメンテナンス

多くの産業でプラントの連続稼働が求められる一方で、システムの部分的

な変更が必要とされることがある。UGS のツールは、オンラインでプロセ

スに影響を与える事なく、外部コントローラやタグの追加・変更・削除を

可能とする。

インターフェース UGS は、複数の各コントローラ専用ゲートウェイを１台で置き換えられる。

FCS と同様に機能ブロックを持ち、その機能ブロックに各種コントローラ

から指定周期で収集したデータを保持しているので、CENTUM からは

FCS のデータと同様に取り扱うことができる。

また、UGS は以下の通信プロトコルをサポートしている。

Yokogawa STARDOM FCN/FCJ protocols

OPC Data Access(DA)

OPC Alarms & Events(A&E)

EtherNet/IP

MODBUS RTU(Serial)

MODBUS TCP(Ethernet)

プラント情報の統合

DCS に対するユーザの期待が、堅牢で信頼性の高いプロセス制御性能にあ

ることに変わりはない。しかし、今日の DCS が果たしている役割の一部に

すぎない。DCS は多種多様なプラントシステムやサブシステムを統合・可

視化し、それらの情報の取り扱いを可能とするプラットフォームの役割を

果たしている。

CENTUM VP Release5 には、プラント全体の情報管理能力を向上させる為、

サブシステムの取り扱いを簡単にする UGS と、統合型アラーム管理パッケ

ージ（CAMS）が組み込まれている。CAMS は、大きな問題の発生防止と

規格外生産の 小化、つまり安全面と品質面における改善に大きく貢献す

るソリューションだ。

また、実

ケージ・

ューショ

統合型ア

DCS が登

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理など、

横河電機

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る。

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組み合わせて

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実装されてい

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191 ・ NAM

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持している。

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pyright © ARC

管理システム

て、ユーザに

能だ。

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かる上に手間

た。

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ARC W

C Advisory Gro

ム Exaquant

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White Paper • J

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June 2012

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その他の統合システム DCS はプラントオートメーションの“要”であり、様々なシステムから重

要なデータを受け取る必要がある。以前はこの接続の為に、カスタムエン

ジニアリングを施したインターフェースが必要であったが高価で脆いもの

だった。CENTUM VP Release5 では、標準製品を揃えることでこういった

問題を解決している。

安全システム

横河電機の安全システム ProSafe-RS は、緊急遮断（SIS/ESD）・火災／ガ

ス漏洩検知（F&G）・バーナー管理（BMS）といった機能を持っている。

IEC 61508 が定めたガイドラインによると、制御システムと安全システム

はそれぞれ独立したコントローラーで構築することが推奨されている。し

かし一方で、運転環境や保守・エンジニアリング環境については、制御シ

ステムと運転システムの共通プラットフォームを提供する動きがサプライ

ヤーの間で高まっている。横河電機のシステム構成も制御と保守・エンジ

ニアリング環境の統合をサポートしている。

プラント情報管理システム（PIMS）

横河電機の PIMS である Exaquantum は、ビジネス上の意思決定支援のた

めに、ERP と現場レベルシステム間のシームレスな情報伝達を容易にする。

高度制御・アラーム管理・機器管理などのソリューションと併せて使う場

合は、Exaquantum がプラットフォームとしての機能を果たし、理想的な

操業へと近づけるだろう。

SCADA

DCS は個別のプラントやコンビナートで使用するために 適化されている

一方、パイプライン・水処理・、送電などの遠隔監視のため、SCADA・

RTU（遠隔端末装置）との相互運用が求められる。そのような場合、

CENTUM のユーザは UGS を利用することで、横河電機の STARDOM や

他社製の RTU、代替品としての PLC と簡単に接続し情報を統合すること

ができる。

CENTUM VP の将来性

サイバーセキュリティ

オープンで相互運用可能なシステムを採用するにあたっては、サイバーセ

キュリティを強化し、DCS に付随する COTS 技術を含め、その内外に潜む

リスクと戦う必要がある。現在、サプライヤーの多くは社内外の連携を通

して、この脅威に取り組んでいる。横河電機は、セキュリティやエンジニ

アリングのグローバルスタンダードが組み込まれた自社製品セキュリティ

ARC White Paper • June 2012

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方針に加えて、セキュリティの業界標準に基づくセキュリティ・ライフサ

イクルアプローチを構築している。

横河電機は、このアプローチに沿って、顧客・政府・業界団体のシステム

をこういった脅威から守り続けることを宣言している。

技術動向

CENTUM VP は、マイクロソフト社 Windows OS ベースの運転環境・、

アプリケーション構造・IP ベースの制御ネットワークから成り立っている。

ARC は DCS 自身やユーザに重大な影響を与えそうな技術潮流を認識して

いるが、横河電機は良い立ち位置にいるようだ。

モビリティ スマートフォンの無い生活が現代の人々に耐えられないように、プラント

のオペレータや工場長にとっては、いつでもどこからでもシステムにアク

セスできる環境が必須になりつつある。サプライヤーはタブレットの技術

を用いた状態監視や警報検知などの機能を提供しつつあり、この流れは

段々と拡大していくだろう。

仮想化 主要なサプライヤーによって数年前から始まったサーバ仮想化の取り組み

は、コスト削減や設計自由度の向上に大きく貢献するだろう。例えば、オ

ペレータコンソールに利用することで、今まで４台以上必要だったサーバ

ーが１台で足りるようになる。

スマート I/O DCS の入出力（I/O）サブシステムは、プロセスから何百あるいは何千と

いう計測信号を受け取り、大量の制御信号をバルブ・モータ・アクチュエ

ータに送り出す。I/O は DCS の重要な構成要素の一つであり、伝統的に著

しいコストがかかっている部分である。このことをふまえ DCS サプライヤ

ーは、2009 年以降モジュールにインテリジェンスを組み込むことでプログ

ラム可能とし、I/O の複雑性と高コストを解消しようとしている。

横河電機の強みと今後の課題

安定したシステムアーキテクチャ

DCS の黎明期から複数の製品を取り扱ってきたなかで、横河電機は他のサ

プライヤーとは異なり、一貫して CENTUM シリーズを提供し続けている。

1975 年に発売された初代 CENTUM と 新の CENTUM VP Release5 では、

外観・動作・処理性能といった点で全く異なるが、既存のシステムやアプ

ARC White Paper • May 2012

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リケーションを無駄にすることなく 新製品へアップグレードが可能だ。

これは横河電機の努力の賜物と言えるだろう。

システムの継承性は、オートメーションサプライヤーによる 新技術の導

入を困難で高コストなものにしてしまうが、石油精製や化学といった業種

のユーザにとっては継承性・堅牢性・信頼性こそ重要であり、DCS には欠

かせない要素となっている。ここに横河電機が業界のリーダであり続けら

れる理由がある。

ソリューション指向のアプローチ

今日のビジネス環境は厳しさを増しており、製造企業は継続的にパフォー

マンスを向上する必要がある。しかしながら、現状は内部リソースの不足

などにより、あらかじめ必要とされている改善や維持でさえ非常に難しく

なっている。

横河電機はこの点を考慮して、包括的なライフサイクル支援メカニズムを

用意し、課題に取り組むユーザへ提供している。VigilantPlant Services は、

プラントシステムのライフサイクルを 3 つのフェーズに分けてサポートす

る。3 つのフェーズは、プロジェクトサービス（エンジニアリング設計・

プロジェクト管理・システム構築・コミッショニング・スタートアップ）、

ベーシックサービス（システムメンテナンス・予備部品交換・廃棄）、ア

ドバンストサービス（アドバンスト制御・プラント 適化・サイバーセキ

ュリティ）である。フィールド計装・オートメーションシステム・サービ

スを組み合わせた、トータルソリューションを提供できるということだ。

業種と地域

ARC の調査によると、横河電機は特定の業種（石油精製・化学）や地域

（日本を中心とするアジア）に大きな強みを持っている。フィールド・サ

ブシステム・プラント情報の 3 つの統合が強化され競争力を増した

CENTUM VP Release5 は、既に強みのある市場での地位も盤石にするだろ

う。

横河電機は顧客基盤を盤石にした上で、更に熾烈な競争に直面している産

業と地域（北米やヨーロッパのオートメーションサプライヤー）に市場を

広げようとしている。同社は、テクノロジーとマーケティングの両視点で

しかるべき投資を行っており、その激しい競争環境においても良い戦いを

演じていくだろう。

ARC White Paper • June 2012

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アナリスト: リー・ヤング、ポールミラー

エディタ: ィック・ヒル

略語: 業用語の略語に関しては、以下の弊社の Web サイトを参照してください。

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Management DCS Distributed Control System EAM Enterprise Asset Management ERP Enterprise Resource Planning

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Management SCM Supply Chain Management WMS Warehouse Management System

・「CENTUM」、「ProSafe」、「Vnet/IP」、「VigilantPlant」、「Exaquantum」および

「PRM」は、横河電機株式会社の登録商標です。 ・その他、本文中に使われている会社名・商品名は、各社の登録商標または商標です。 ・本文中の各社の登録商標または商標には、TM、®マークは表示しておりません。

1986 年に設立された ARC Advisory Group は、産業界向けに調査研究・助言を行うリ

ーダ企業で、そのカバーするテクノロジーの範囲は、ビジネスシステムから製品やアセッ

トのライフサイクル管理、サプライチェーン管理、運用管理およびオートメーションシス

テムにまで及び、世界のビジネスおよび IT の経営幹部にとっては頼りになる企業です。

今日、複雑な問題に直面している企業にとって、弊社のアナリストは業界の知識と直接の

体験を踏まえてユーザが 善の答えを得られるよう支援いたします。

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調査研究は、部分的に横河電機殿のご協力を得たものですが、本報告書の記載内容は、

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