制御システムとは？基礎知識や種類、外注先の選び方を徹底解説

「制御システムってなに…？」
「聞いたことあるけど、しっかりと理解はできない…」
「活用できるならしたいけど、よくわかっていない…」

など制御システムについて悩みを抱えている方はぜひ最後まで、読んでみてください。

制御システムとは

制御システムとは、システムの一つであり、車や駅の改札、自動掃除機などのさまざまな機器に組み込まれています。また、工場などにある大型機器や電力システムの監視など「制御」が必要な場面で幅広く使われているシステムなのです。

この制御システムを組み込むことで、設定したことを機器が行うように制御することが可能になります。

そのため、現在多くのマーケットで注目されていて、今後制御システムを組み込んだ機器が増えてくることは確実です。

このように言葉で表すと制御システムは難しいと感じるかもしれませんが、簡潔に伝えるなら「何かを制御するためのシステム」でしょうか。

制御システムの基礎知識

制御システムは、IT（Information Technology）と比較されOT（Operational Technology）とも呼ばれることがあり、機器の運転や操縦が計画通り円滑に行うことを目的として作られたシステムです。

なぜ制御システムが必要なのか。それは自動運転機能を搭載した車や駅の改札などに制御システムが組み込まれていなければ暴走してしまい、事故などのトラブルが起こってしまうからです。そのため、自動的に動く機器の多くには制御システムが組み込まれています。

また、現在制御システムはアセンブリ言語とJAVAというプログラミング言語を利用して作られています。インターネットなどにも組み込まれており、制御システムが何らかの影響で停止してしまうと、制御されているサービスの停止に直結してしまいます。

このようなこともあり、現代社会では制御システムがとても重要な役割を担っていることからセキュリティ面が徹底されています。

制御システムの種類

制御システムには、論理制御とフィードバック制御の2種類が存在します。それぞれ解説していきます。

論理制御

まずは、論理制御からです。制御システムの一種である論理制御は、事象の発生に合わせて制御動作を行う方法で、イベント制御と呼ばれることもあります。事象の発生とは、制御の命題の真偽を定めることであり、数学的な真偽は1か0で表されます。

論理制御をわかりやすく伝えると、事象（制御の命題）が成立したか成立していないかで制御している制御システムのことです。論理制御が組み込まれている機器は、エレベーターや洗濯機などの停止と実行の操作が必要なものです。

フィードバック制御

次に、フィードバック制御です。フィードバック制御とは、フィードバックを繰り返すことで目標値に近づける制御方法のことです。このフィードバックとは、出力を入力側に戻すこと、つまりオンとオフの操作が必要な機器が、オンとオフを繰り返し行うことで操作した記録に影響を与える仕組みのことをいいます。

フィードバック制御の制御システムが組み込まれている機器は、エアコンや自立飛行するドローンなどのセンサーが取り付けられているものです。また、フィードバック制御はAIなどにも活用できることから注目を集めています。

制御システム開発の流れを解説

制御システムを開発する際の流れを簡単に説明すると以下のようになります。

• 1. 要件定義と外部設計
  2. 内部設計
  3. 実装作業とコーディング
  4. テスト
  5. モデルベース開発

それぞれの開発の流れを詳しく解説していきます。

開発の流れ①要件定義と外部設計

まず、要件定義と外部設計を行います。この要件定義と外部設計では、制御システムが組み込まれている機器を利用するユーザーがどのようなことを必要としているかを入力と結果を利用して見極めます。

この工程で制御システムの開発範囲を決定するため、とても重要になっています。万が一この要件定義の段階でユーザーの必要とするものからずれてしまった場合、制御システムの開発は失敗してしまうでしょう。

そのため、制御システムを発注してきたユーザーとしっかりとイメージのすり合わせを行うことが重要です。どんな制御システムにしたいのかや細かい機能の有無について、またどのような流れでシステムを導入するかなどをすり合わせるのです。

そして要件定義が完了すれば、次に外部設計を行います。外部設計では、要件定義によって決定した内容をもとに操作方法や画面などの設定を行います。要件定義がユーザーとずれていた場合、この段階で修正する可能性があります。

要件定義と外部設計は制御システム開発の土台的な部分ですので、曖昧にせず時間をかけて行いましょう。

開発の流れ②内部設計

要件定義と外部設計が完了したら制御システムの内部設計に移ります。内部設計では、ユーザーからの要件をどう設計すれば、応えられるのかを考えます。この後の制御システムの実装作業とコーディングにつながる部分ですので、この内部設計も慎重に行う必要があります。

内部設計が上手くいっていなければ、この後の実装作業とコーディングも上手くいかなくなる可能性が高いでしょう。具体的には内部設計で行う作業として、機能分割や物理データ設計、入力の詳細設計などがあります。

まず、機能分割では、システムを機能ごとに分け、実装する機能間でのデータ処理の作業を行います。機能分割を丁寧に行うことでメンテナンスの実施がやりやすくなります。

次に、物理データ設計です。物理データ設計では、システム内部のデータ処理の部分の設計を行います。

入力の詳細設計では、外部インターフェースの確認を行います。機器の初期値の定義や画面に表示するメッセージの入力データのチェック方法などを細かく設定していきます。

内部設計を作業を丁寧に行うことでこの後の工程をスムーズに行えるようになります。

開発の流れ③実装作業とコーディング

内部設計が完了すれば、実装作業とコーディングの工程に移ります。実装とコーディングでは、プログラミング言語を用いて内部設計に従いシステム構築を行います。プログラミングによって制御システムに搭載する機能を指示するため、とても重要な工程になります。

実際にプログラミングしていく過程では、さまざまな問題が起こります。そのため、時間をかけてユーザーの求めているシステムを構築していくことがポイントになります。

開発の流れ④テスト

実装作業とコーディングが完了したらテストを行います。テストでは、設計したとおりにシステムが動くかを確認します。この工程はできる限り時間をかけて丁寧に行われます。なぜなら、バグや不具合などは一定の時間をかけてチェックしなければ、見つからない場合があるからです。

また、テストの際にバグや不具合が見つかれば、修正を行い、完成形により近いシステムを納品できます。

基本的には全体のプログラムのテストをすぐに行うのではなく、単体のプログラムの動作から確認していきます。小規模なプログラムのテストから行うことで、どこに不具合があるのかなどがわかりやすく、修正する部分も単体で済むため、時間を短縮できます。

そして、単体のプログラムを徐々につなげていき、バグや不具合が起きないかチェックしていきます。そのため、テスト工程での最終目的は、全てのプログラムを連結させた際にバグや不具合が発生しない状態にすることです。

最後にテストを行ったシステムをユーザーに見てもらい、改善の要求や不具合などが発生した場合には、再度修正を行います。この作業をユーザーが納得いくまで行い、修正することがなければ納品となります。

開発の流れ⑤モデルベース開発

制御システムの開発ならではの工程でモデルベース開発が存在します。モデルベース開発とは、制御対象の機器などをモデリングし、制御コントローラーを設計・解析していきます。その後、シミュレーションなどを行い、コントローラーを検証しテストを行います。

モデルベース開発は、制御対象の機器を実際に見ながら動かしテストを行います。目視で確認しながら詳細な部分をチェックできるので、開発・テストの効率が上がる画期的な方法です。そのため、制御システムを開発する際には、モデルベース開発の工程を導入することがおすすめです。

また、モデルベース開発では、実際のハードウェアでは測定しづらい検証や細かい設定も行えるため、制御システムの完成度を高められることも良いところです。

制御システムの外注先の選び方

制御システムを導入したいと考えている場合、外部の会社に委託して開発してもらうことがほとんどです。ここでは、外注先の選び方を解説していきます。外注先の選び方のポイントは、大きく分けると3種類あります。

• 1. 依頼したい分野の実績を確認する
  2. 委託先が得意とする開発環境や言語の確認
  3. わかりやすい見積もりの提示があるか

依頼したい分野の実績を確認する

まずは、依頼したいと考える外注の業者の得意分野の実績を確認しましょう。どれだけ実績がある企業でも、自社が求める分野の実績が少ない場合には、別の外注先を選ぶことがおすすめです。

実績が豊富な開発会社なら安心して、依頼できます。反対に自社が依頼予定の制御システムの実績が乏しい会社に依頼しても、要望通りのシステムが上がってくるか心配です。実績が多い会社なら、プロジェクトの進行もスムーズだし、ミスや手戻りなどもないでしょう。

依頼したい分野の実績が多い企業に外注することで、システム完成時の相違を少なくすることが可能になります。

委託先が得意とする開発環境や言語の確認

次に、得意とする開発環境や言語も確認した上で、外注先を選びましょう。優秀なエンジニアがそろっている企業でも、自社が求めるシステムを開発できない場合は依頼しても意味がありません。

そのため、得意とする開発環境や言語を質問し、自社の求めるシステムが開発できるかどうか判断しましょう。

制御システムに用いられる言語は、アセンブリ言語とJAVAです。そのため、アセンブリ言語とJAVAを利用できるか質問すると良いでしょう。

わかりやすい見積もりの提示があるか

最後に、わかりやすい見積もりの提示をしてくれるかどうかも重要です。開発会社に見積もりを依頼するとわかりにくい説明や文書を提出してくる企業もあります。その場合は、別のわかりやすい見積もりを提示してくれる企業に外注をしましょう。

見積もりのわかりにくさは、後々の企業間トラブルにつながる恐れがあります。契約や報酬について両者に認識の齟齬があるまま開発を進めて、失敗しないためにも、見積もりのわかりやすさをチェックすることは大切なのです。

制御システムの予算とは

制御システムの開発にかかる費用の相場は、簡易顧客システムで約20万円〜、ウェブシステムで約130万円〜、企業システムになると約400万円〜です。また、開発するシステムが複雑で難易度が高ければ、その分高くなります。

制御システムにおすすめの4社

制御システムの開発を外注する際におすすめの企業は以下の4社です。

• 1. 株式会社アヴァンザ
  2. 株式会社シスディブリンク
  3. 株式会社オレンジテクノロジーズ
  4. HBLAB

それぞれ詳細を解説していきます。

株式会社アヴァンザ

株式会社アヴァンザは、渋谷区に本社を持つ企業で自社ソリューションであるTAGMATCHやCABIMATCHを含め、ウェブシステム開発や制御システム開発を行っています。

株式会社シスディブリンク

株式会社シスディブリンクは、設立は2015年とフレッシュな企業ですがシーケンサを用いた制御システム開発や奇合型生産管理システム開発などさまざまなシステム開発が可能な企業です。

株式会社オレンジテクノロジーズ

株式会社オレンジテクノロジーズは、神奈川県に本社を持っており、ビジネスソフトウェアから組込みソフトウェア、制御ソフトウェアと幅広いシステムの開発を行っている企業です。

HBLAB

HBLABは、ベトナムに本社を持っており、日本にも東京に事務所があります。オフショア開発を中心にさまざまなシステム開発を行えることが強みの企業になっています。また、オフショア開発のお客様継続率は95％ととても高いため、システム開発の能力が高いことも見てわかります。

制御システムのまとめ

本記事では、制御システムについて基礎知識から種類、外注先の選び方などさまざまなことを徹底解説しました。制御システムは、現在多くの分野で注目されていてこれからさらに発展していくことが予想されます。

また、制御システムを依頼する際には先述した4社がおすすめです。中でも株式会社エイチビーラボは、比較的安価で制御システムの開発を行っています。受注側、発注側双方の課題解決につながる受制御システムの開発には豊富な実績があります。受発注システムの開発でお困りの方は、ぜひお気軽にお問い合わせください。ご相談から、開発、運用まで親身にサポートいたします。

この記事をきっかけに制御システムについて興味を持っていただけたなら幸いです。

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