つながる世界の開発指針実証実験報告書 ~ 異常の早期発見波及防止技術の一例 ~ 2016 年 5 月 11 日

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1 つながる世界の開発指針実証実験報告書 ~ 異常の早期発見波及防止技術の一例 ~ 2016 年 5 月 11 日

2 目次 1. 背景実証実験の目的実証実験の体制と役割実験環境場所システム構成システムの動作概要障害の波及防止対策に関する実証実験想定する異常発生のリスクロボットの動作異常の早期検知波及防止の方法対処方法の検討対処方法の実装実装方式の性能設計実証実験の内容評価ロボットの指示パラメーターの異常検知と波及防止の評価異常の検知から波及防止までの性能の評価異常検知と波及防止の対処の負荷の評価異常検知と波及防止の対処のコスト評価今後の課題相互接続時の信用確認に関する実証実験想定する異常発生のリスクロボットの信用確認の方法対処方法の検討対処方法の実装実証実験の内容評価ロボットの信用確認の評価今後の課題おわりに謝辞

3 1. 背景 IPA では IoT 時代を踏まえ安全安心が確保された信頼できる製品を開発するための開発指針つながる世界の開発指針 1 を策定した開発指針ではつながることによって事故やインシデントなどが引き起こされるリスクを未然に防ぐことを主眼に指針毎にポイント解説対策例について記載している開発指針策定において対策例の中にはすでに確立して広く普及しているものとまだ確立しておらずあまり普及していない対策があることが見えてきたそのような未確立の技術の一部の実現性や有効性について実験システムを構築し検証評価を行うこととした IoT における代表的な活動の一つとしてドイツの Industrie4.0 があるそこでは工場などの生産現場における革新が狙いとされている今回実証実験をするにあたり Industrie4.0 と親和性の高い FA (Factory Automation) 分野を実証実験の対象としロボット工業会の ORiN 協議会機械振興協会と共同で実施することとした FA の分野は従来閉じたシステムであったが IoT の流れが FA システムにも広がりつつある IoT になると様々な機器やシステムさらにサービスがネットワークに接続されそれにより工場における生産活動の高度化が見込まれるその一方で様々な機器がつながる際に品質の低い機器がつながれたりまたそのような機器の障害が生産活動に広範囲に波及したりするリスクが高まる本実証実験ではそのようなリスクに対して工場におけるセル生産システムを想定し機器の障害が他の機器やシステム全体に波及することを防止する対策や品質の低い機器がつながることの防止についての検証評価を実施した 1 つながる世界の開発指針検討 WG が作成した IoT 製品向け開発指針 3

4 2. 実証実験の目的 FA システムの世界でも接続される機器の機能機種やベンダーのバリエーションが増え開発指針で示している IoT ならではのリスクが増加している一方 FA システムは従来は比較的閉じたシステムであったことから上記リスクの対策はそれほど行われておらず特に開発指針の以下の指針は今まであまり考慮されてこなかったと考えられる [ 指針 9] つながる相手に迷惑をかけない設計をする 1 IoT コンポーネントの異常を検知できる設計を検討する 2 異常を検知したときの適切な振る舞いを検討する [ 指針 11] 不特定の相手とつなげられても安全安心を確保できる設計をする 1 IoT コンポーネントがつながる相手やつながる状況に応じてつなぎ方を判断できる設計を検討する今回の実証実験では FA の実験システムに対して上記指針の対策技術を適用し実現性と効果を確認することとした 3. 実証実験の体制と役割 FA システムを使った実証実験を行うにあたり工業用ロボットなどの実験資材や制御用のソフトウェアが必要となるそこで日本ロボット工業会の ORiN 協議会機械振興協会と協議し実証実験システムの環境を整備した実証実験の体制と役割を以下に示す独立行政法人情報処理推進機構 ORiN 2 協議会表 1 体制と役割代表窓口実証実験の仕様決定評価と報告書作成実証実験テーマの選定実証実験システムの仕様とシナリオの作成実証実験の評価と報告書作成 ORiN を使った実験システムへの実験機能の追加実証実験用プログラムを ORiN の機能を使って開発実証実験システムの運用調整一般財団法人機械振興協会実験環境の提供技術研究所 ( 東久留米 ) 実験設備の調整実験内容方法の提案 *2 ORiN(Open Resource interface for the Network) とは工場内の各種機器に対してメーカ機種の違いを超えて統一的なアクセス手段と表現方法を提供する通信インタフェースであり産業用機器をアプリケーションプログラムから制御するための標準インタフェースの 1 つ ORiN 自体はアプリケーションと各機器との間のインタフェースを規定するものであるがこれを実装したミドルウェアが市販されており実証実験ではそれを利用した 4

5 4. 実験環境 4.1. 場所実証実験は機械振興協会技術研究所の実験室で行った 4.2. システム構成実証実験システムは ORiN 協議会が展示会用に作成したセル連携デモンストレーションシステムを流用した実証実験システムの構成と各 PC 機器の役割を以下に示す機器 PC 図 1 実証実験システムの構成表 2 実証実験システムを構成する PC, 機器とその役割役割 1 セルコントロール PC 各機器 (PLC ロボット NC) に指令を送ることで設備動作シーケンスを統括的に管理する 2 単軸ロボット, PLC NJ501 前工程が終わった製造物を6 軸ロボットがつかむ位置まで移動する NC での加工が完了して6 軸ロボットが移動してきた製造物を次工程の位置に移動する 3 六軸ロボット, VP-624 単軸ロボットが移動してきた製造物を NC が加工できる正確な位置にもっていく NC での加工が完了した製造物を単軸ロボットのスライダーに移動する 4 NC SYSTEM-18i-M 六軸ロボットから渡された製造物を加工する今回の実験システムでは製造物を実際に加工せずシミュレータを使う 5 SCADA(Joy watcher Suite) 実行 PC 設備動作に関する情報を可視化 (2D) する SCADA アプリが動作する 6 シミュレータ (Vmech) 実行 PC 設備動作に関する情報を可視化 (3D) する SCADA アプリが動作する 7 シミュレータ (VPS IOC) 実行 PC NC による加工処理をシミュレートするプログラムが実行される PC 5

6 上記各 PC の仕様は以下 PC : Lenovo CPU Intel Celeron M CPU 1.46GHz RAM 1.99 GB 物理アドレス拡張 OS : Microsoft Windows XP Professional Version 2002 Service Pack 3 各 PC にインストールしているソフトは以下 Microsoft Visual Studio 2012 ORiN 2 SDK セルコントロール PC のソフトウェア構成を以下に示すセルコントロールアプリ Cao SQL ORiN 各種プロバイダ表 3 セルコントロールPCのソフトウェア構成 ORiN のインタフェースを使って接続する各機器 ( 単軸ロボット六軸ロボット NC) に工程毎の動作指示を行うアプリケーションプログラム各機器で収集したデータを上位のアプリケーションに標準的なインタフェース (SQL) でアクセス可能とするミドルウェアアプリケーションから機器のドライバ機能を実行するための標準インタフェースを実装したミドルウェア各機器の固有のドライバインタフェースを ORiN の標準インタフェースで扱えるようにするためのプラグインモジュール図 1 のシステム構成は今回の実証実験での対策を適用する前のものである実証実験で評価する対策を適用するために上記システムに以下の監視用 PC を追加したシステム制御アプリ実証実験アプリ ORiN Cao SQL プロバイダ表 4 監視用 PC のソフトウェア構成機器の起動と停止を行う ORiN のインタフェースを使って設備を構成する各機器から情報を定期的に取得し異常検知と停止を行う停止はシステム制御アプリを使って行うアプリケーションからシステム固有のデータインタフェースをアクセス実行するための標準インタフェースを実装したミドルウェアセルコントロール PC で (Cao SQL により ) 収集した情報を1つのマシンで集約して扱うための機能 6

7 4.3. システムの動作概要実証実験システムでの各機器の動作の流れを図 2 に示す図 2 実験システムでの動作の流れセルコントロール PC はシステム全体のシーケンス動作を統括的に行う各機器にはコマンド番号に応じた動作が予め定義 ( プログラミング ) されておりセルコントロール PC からのコマンド番号実行要求に応じて様々な規定の動作が行われる以下に実証実験システムでの動作の流れを示す 1 単軸ロボットが前工程が終わった製造物を六軸ロボットまで移動する 2 移動されてきた製造物を NC で加工するために六軸ロボットが単軸ロボットのスライダー上の製造物をつかみ NC の正確な位置に移動する 3 NC で製造物の立体加工を行う 4 立体加工が完了した製造物を次工程に移動するために六軸ロボットが製造物をつかみ単軸ロボットのスライダー上に置く 5 単軸ロボットが製造物を次工程の場所に移動する 7

8 一般に図 2 で示したような FA システムでは単一の製造物ではなく複数の製造物の製造が可能でありセルコントロール PC のアプリケーションは製造物の仕様に応じた工程を実行するように各機器を制御するつまり製造物とその工程毎にセルコントロールアプリが指示パラメーターなどを切り替えて動作することになるセルコントロールアプリからロボットや NC へ送る指示パラメーターの運用は製造物の切り替えに合わせて行われる必要がある図 3 機器へ送る指示パラメーターの切り替え 8

9 5. 障害の波及防止対策に関する実証実験 5.1. 想定する異常発生のリスク FA システムではロボットや NC での異常の影響がそれらの異常な動きや製造物の破損等を通じて他の機器に波及する場合があるこの異常波及の形態では機器や製造物に物理的な悪影響を及ぼしシステムが大きな損害を受ける可能性があるこのロボットや NC の異常な動作を引き起こす誤りや攻撃の 1 つとして指示パラメーターへの誤った値の設定や値の改竄が考えられる図 4 指示パラメーターの異常の影響またロボットや NC の機能増加や接続仕様の標準化により指示パラメーターについて以下のリスクの増加が予想される指示パラメーターの運用ミスある製造物で指定すべき指示パラメーターを誤って別の製造物の処理で指定してしまう等指示パラメーターを扱うアプリケーションの脆弱性の増加標準化された接続仕様の利用によりアプリケーションのリバースエンジニアリングの容易性が増し悪意を持った第三者による指示パラメーターの値の改竄等のリスクが増加上記リスクに対して指示パラメーターの異常を早期に検知して影響が波及するのを防止するための対策を検討した 9

各機器について一連の指示パラメーターの並びが一定周期で繰り返されることになるこの特徴を活かして

機器が受け付けた指示パラメーターを適切な時間間隔で監視する採取した指示パラメーターが 1 で記録したパターンに存在しなければ異常と認識し

10 5.2. ロボットの動作異常の早期検知波及防止の方法対処方法の検討実証実験システムで使用した FA システムでは製造物の種類毎に機器は必ず同じ動作をするように指示される従って各機器について一連の指示パラメーターの並びが一定周期で繰り返されることになるこの特徴を活かして指示パラメーターの検査方法として以下の方式を検討した 1 指示パラメーターの正しい値のパターンを前もって記録しておく 2 機器が受け付けた指示パラメーターを適切な時間間隔で監視する採取した指示パラメーターが 1 で記録したパターンに存在しなければ異常と認識しコンソールにアラートを出力してロボットを安全に停止する実証実験システムでは製造物毎に各機器での指示パラメーターの正しい値のパターンが決まっている図 5 各機器の指示パラメーター各機器の正しい指示パラメーターのパターンの例を以下に示す表 5 各機器の正しい指示パラメーターのパターン 10

上記の正しい指示パラメーターのパターンを使って指示パラメーターを検査する方式を以下に示す表 6 指示パラメーターの検査の方式機器製造物確認方法単軸ロボット製造物 1の場合指示パラメーターが 1-1-1, 1-1-2 の中になければ異常製造物 2 の場合指示パラメーターが 1-2-1, 1-2-2 の中になければ異常六軸ロボット製造物 1 の場合指示パラメーターが

11 上記の正しい指示パラメーターのパターンを使って指示パラメーターを検査する方式を以下に示す表 6 指示パラメーターの検査の方式機器製造物確認方法単軸ロボット製造物 1の場合指示パラメーターが 1-1-1, の中になければ異常製造物 2 の場合指示パラメーターが 1-2-1, の中になければ異常六軸ロボット製造物 1 の場合指示パラメーターが 2-1-1, の中になければ異常製造物 2 の場合指示パラメーターが 2-2-1, の中になければ異常 NC 製造物 1 の場合指示パラメーターがでなければ異常製造物 2 の場合指示パラメーターがでなければ異常実証実験では六軸ロボット [ 以降ロボット ] について上記方式の監視を行った対処方法の実装実証実験システムの中に新たにロボットを監視するための監視用 PC を追加しそこで上記の監視方式を実装した実証実験アプリ ( ログ作成用監視用 ) を動作させることとした図 6 指示パラメーターの異常検知と波及防止の方式実証実験で使用したロボットではセルコントロール PC から受信して次に実行するために内部に保持している指示パラメーターの値を外部から ORiN の機能を使ってポーリングしながら取得できるようになっているロボットが実行する直前の指示パラメーターの値が監視対象として適切であり監視用 PC 上で動作させる実証実験アプリはこの機能を使って指示パラメーターの値を監視するように実装した ( 具体的にはセルコントロール PC が上記 ORiN の機能を使ってポーリングしながら取得した指示パラメーターの値を監視用 PC 上の実証実験アプリが適切な時間間隔で監視する ) 11

12 実証実験アプリは正しい指示パラメーターのリストを格納した比較用ログファイルを作成するログ作成用とロボットが実行しようとしている指示パラメーターの異常を監視する監視用の 2 つを作成した各実証実験アプリで実装した処理を以下に記載する L: 実証実験アプリ ( ログ作成用 ) ロボットの指示パラメーターの一連の正解値を格納した比較用ログファイルを作成する L-1 ORiN の機能を経由してロボットから指示パラメーターを取得 L-2 取得した指示パラメーターを比較用ログファイルに格納 D: 実証実験アプリ ( 監視用 ) 動作中のロボットが受けた指示パラメーターを監視し異常検知の際はロボットを停止する D-1 ORiN の機能を経由してロボットから指示パラメーターを取得 D-2 取得した指示パラメーターが比較用ログファイルの中に存在するか確認 D-3 指示パラメーターが比較用ログファイルになければ異常と認識しコンソールにアラートを表示しロボットを安全に停止する実装方式の性能設計ロボットのアームが動作するときの速度は最大約 40 cm/sec であるまたロボットのアームが製造物や他の機器に影響を与える移動距離の最小値は 10 cm であるとするこの場合指示パラメーターの異常を検知してからロボットのアームが 10cm 動く前にロボットを停止することが波及防止の要件となるこの要件を満たすためには少なくとも 1/4 秒間に 1 回の割合で指示パラメーターの値を確認しなくてはならない実際には実証実験アプリ ( 監視用 ) が指示パラメーターを監視するときの時間間隔をマージンをとって 1/5 秒間 (200 msec) としたまたセルコントロール PC が ORiN の機能を使ってロボットの中から指示パラメーターを取得するときの時間間隔は実証実験アプリ ( 監視用 ) による 200 msec に 1 回の監視を確実なものにするために 1 回の監視につき 8 回取得するように設定した (200 msec / 8 = 25 msec) 12

13 5.3. 実証実験の内容図 7 指示パラメーターの監視の頻度 ( 時間間隔 ) 実証実験の手順を以下に示す図 8 実証実験の手順 13

14 (1) 正常時の動作確認と比較用ログファイルの準備 1 実証実験アプリ ( ログ取得用 ) を起動し比較用ログファイルを作成する既に比較用ログファイルが存在する場合はそのファイルを削除してから実証実験アプリ ( ログ取得用 ) を起動する 2 実証実験用の FA システムを起動する動作中のロボットの全ての動きが正しいことが確認できたらこの実証実験アプリを停止して比較用ログファイルの作成を終了するロボットの動作が正しくなかった場合はシステムを正しく動作するように対処した上で比較用ログファイルを削除し再度アプリケーションを起動して比較用ログファイルを作成しなおす (2) 監視機能を起動せずに異常状態を発生させる 1 実証実験用の FA システムを起動する 2 指示パラメーターに異常が発生したことを想定して指示パラメーターがロボットに渡される前にその値を誤った値に更新する 3 製造物が次の機器に渡される前に想定していない場所で落ちてしまうことを確認する (3) 監視機能を起動してから異常状態を発生させる 1 実証実験アプリ ( 監視用 ) を起動する 2 実証実験用の FA システムを起動する 3 指示パラメーターに異常が発生したことを想定して指示パラメーターがロボットに渡される前にその値を誤った値に更新する 4 ロボットが想定外の場所で製造物を落としてしまう前に実証実験アプリ ( 監視用 ) が異常を検知したことを示すアラートを表示しロボットを安全に停止させることを確認する 5.4. 評価評価項目とその結果の参照先を以下に示す表 7 障害の波及防止対策の評価項目評価項目評価結果参照先ロボットの指示パラメーターの異常を検知し異常が波及する前に防止できること異常の検知から防止までの性能要件を満たしていることロボットを制御する各 PC ( 監視用 PC セルコントロールPC) の本来機能に影響しない程度の負荷で実現できることリーズナブルなコストで実現できること

15 ロボットの指示パラメーターの異常検知と波及防止の評価まず正常時の動作確認と作成した比較用ログファイルの内容の確認を行った正常時に比較用ログファイルに格納した指示パラメーターの値を以下に示す図 9 正常に動作したときのロボットが受信した指示パラメーターのリスト次に指示パラメーターの値を誤った値で更新したとき製造物が次の機器に渡される前に想定していない場所で落ちてしまうことを確認した図 10 製造物破損につながるロボットの異常な動作 15

最後に実証実験アプリ ( 監視用 ) を起動した場合指示パラメーターの値を誤った値で更新したとき実証実験アプリがアラートを表示し製造物が落ちる前にロボットが停止したことを確認した (10 回実行して 10 回とも成功した ) 図 11 ロボットの指示パラメーター異常の検知と波及防止 5.4.2.

16 最後に実証実験アプリ ( 監視用 ) を起動した場合指示パラメーターの値を誤った値で更新したとき実証実験アプリがアラートを表示し製造物が落ちる前にロボットが停止したことを確認した (10 回実行して 10 回とも成功した ) 図 11 ロボットの指示パラメーター異常の検知と波及防止異常の検知から波及防止までの性能の評価次にロボットが実行する指示パラメーターの値を誤った値で更新したときロボットがその指示パラメーターを実行して 1cm~2cm 動作して停止することを確認した停止するまでのロボットのアームの移動距離 1cm~2cm 成功率 10/10 実験前は監視用 PC の実証実験アプリ ( 監視用 ) が指示パラメーターを取得する時間間隔を 250msec ではなくマージンをとって 200msec に設定しているためロボットのアームの移動速度からアームが平均 4 cm( 最大 8cm) 程度動いてから停止すると予想した実際にはロボットが指示パラメーターを受けてから動作開始するまで遅延がありその間に監視アプリで異常を検出するため予定より早く停止されていた 16

17 異常検知と波及防止の対処の負荷の評価セルコントロール PC でのロボットコントローラーからの指示パラメーター取得処理はセルコントロール PC の CPU 負荷を上げることになる増加した負荷の状況を以下に示すセルコントロールアプリ起動中 ( 監視機能なし ) セルコントロールアプリ起動中 ( 監視機能あり ) 表 8 監視処理追加時の PC 負荷 CPU 使用率ページファイル使用量ネットワーク負荷率 88 % 0 KB 0.13~0.2 Mbyte / sec 93 % 0 KB 0.13~0.2 Mbyte / sec 今回の監視機能を動作させたときセルコントロール PC の CPU 使用率は 5% 上がった一方メモリ使用量の増加とネットワーク使用量の増加はほとんど目立たない程度であった結果として実験システムの構成では今回の指示パラメーターの異常監視の処理がセルコントロール PC の動作に問題を発生させるほどの負荷をかけないことが検証されたなお監視用 PC でも CPU 負荷が上がるはずだが負荷が非常に小さく Windows の監視機能では確認できないほどであった異常検知と波及防止の対処のコスト評価今回実装した異常監視方式での開発規模を以下に示す表 9 異常監視方式の開発規模 PC 対応内容対応種別開発規模工数セルコントロール PC ORiN のロボット固有接続ライブラリのパラメーター設定ロボットの内部データの参照頻度パラメーター設定 - 監視用 PC 実証実験アプリ [ ログ作成用 ] 指示パラメーターの正解値を格納した比較用ログファイルを作成 [ 監視用 ] 指示パラメーターを定期的に監視して異常検出時はアラートを表示しロボットを停止プログラム開発 0.8kstep 人月今回の方式はロボット内部のデータを外部からポーリングしながら参照する方式であり開発規模自体はそれほど大きくはないまたロボット内部の処理並びにロボットを制御するセルコントロール PC 上のアプリケーションに対して修正を加える必要がなく既存機能に対して外付けで実装可能である従ってシステムの本来機能への影響調査品質検証のための工数も小さいと考える 3 実証実験ではロボットのデータ異常の検知と異常の波及抑止を行う処理のみを実装したセキュリティの脅威への対応については課題としてで記載 17

18 ロボットの動作の異常を検知して影響を抑止する方式としては他にロボットの動作の異常をセンサーで検知する方式があるしかしロボットに渡される指示データの数値レベルでの異常をセンサーにより検出しようとすると非常に精度の高いものが必要となるまた同時に監視が必要なロボットが複数ある場合センサーもその台数に応じて増やす必要が出てくる実証実験の方式センサーを使った方式 ( ライトカーテン等 ) 表 10 異常検知の方式の比較異常検知の方式構成要素同時動作ロボットの台数が増えた場合ロボットが受け付けた指示パラソフト実行する監視プログラメーターの値の監視監視プログラムムの多重度が増加センサーによりロボットの一部が異常領域にはいったかどうかを検出ハードセンサーセンサーの数が増加 1.0 人月の人件費が 100 万円とするならば実証実験での対策費用は 20 万円であり監視対象のロボットが増えてもこの費用は増加しない一方センサーで同様の異常検知を実現する場合はロボット 1 台毎にセンサーの値段 50 万円から 100 万円追加となる ( センサーのカタログ値から推定 ) よって本実証実験での方式の方がセンサーを利用する方式と較べて低いコストで実装可能と言える今後の課題実際のシステムでの実装にあたっては以下の検討が必要である (1) 異常の監視対象の拡大実証実験ではロボットの指示パラメーターの値の周期性に着目して指示パラメーターの値が正しいパターンに入っているかどうかを確認する方式を適用した個々の機器が受信する指示パラメーターの順番の正しさやシステム内の全ての機器に跨っての指示パラメーターの順番の正しさについて確認する方式を組み合わせることにより更に効果的な異常の検知と波及防止を期待できる (2) 監視対象データの信頼性保証機器の外部からは参照のみ可能な領域にある監視対象データ自体は信頼性がほぼ保証されるがそれを参照するプログラムは監視用 PC 上で動作し悪意を持った第三者に以下の攻撃を受ける可能性がある PC のメモリ上に展開された監視対象データの改竄 PC 上の監視制御プログラムの異常検知処理あるいは処理結果の改竄上記の問題に対しては以下の対処が考えられる監視対象データの電子署名あるいは HMAC 4 等を適用した改竄チェック PC 上で動作する監視制御プログラムの耐タンパー性の強化 5 なおこれらの対策は機器内部の処理監視制御 PC の処理に性能上の影響がありその大きさを見極めた上で実装方式を検討する必要がある 4 Hash based Message Authentication Code 5 一般にプログラムの難読化プログラム内データの秘匿 ( 暗号化 ) プログラムの改竄チェック等 18

19 6. 相互接続時の信用確認に関する実証実験 6.1. 想定する異常発生のリスク従来の FA システムでは既知のベンダーの機器を利用するのがほとんどであり品質をほぼ信頼できるベンダーの機器のみを接続していたところが各機器のアプリケーション向けのインタフェースの共通化を目的とした ORiN などが現れその仕様を実装したミドルウェアも公開されている ORiN を導入したシステムでは ORiN 準拠のインタフェースに従った機器であれば接続可能となる従って接続する機器の選択範囲が広がりシステムとしてのソリューションの幅も広がることになるが反面実績が少なく信頼性が低い機器が接続される可能性が増加するこれにより安全に関わる事故や故障率の増加システム稼働時間への悪影響が懸念される実証実験ではロボットの信用を示す情報 [ 以降品質情報群 : 信用を示す情報にはセキュリティレベル品質保証の情報稼働率などが考えられ総じて品質に関する情報と捉えている ] を確認した上でロボットを接続する方式を実装しその効果を検証した 6.2. ロボットの信用確認の方法対処方法の検討上記のように接続可能な機器が増えることによるリスクへの対策として品質情報群をロボットに組込みその情報の内容を確認してからロボットとの接続を判断する方式を考えた本来ロボットの信用を示す情報である品質情報群をあらかじめ業界やシステム毎に定めそのロボットが合致しているかどうかを認定する仕組みが必要であるしかしながら今回の実証実験では認定する仕組みまでは踏み込まずなんらかの品質情報群をロボットに埋め込み可能になったことを前提としているすなわち品質情報群の内容は実験用の値を作成して使うこととした対処方法の実装 (1) ロボットへの品質情報群の埋め込みロボットの品質情報群はそのロボット固有の情報として取得できる必要がある新しいロボットでは固有の情報はロボットの内部に格納可能だが古いロボットではロボットの内部に情報を格納できるようになっていない ORiN ではロボット固有の情報を埋め込めるエリアを用意しているため今回の実証実験ではそれを利用することにした (2) ロボットの品質情報群の確認実証実験ではセルコントロールアプリの中のロボットとのコネクションを確立する部分に以下の機能を追加した 1 コネクション確立前にロボットの品質情報群を取得する 2 取得した品質情報群が想定した値であればコネクションを確立する 3 品質情報群が想定した値でなければコンソールにエラーを表示しロボットとのコネクションを確立せずにエラーで終了する上述のように実証実験では実験用の品質情報群を使用し品質情報群が信用できるものであるかまでは確認していない実験用の品質情報群の判定方法を以下に記載する 1 ロボットのハードから得た識別情報 ( 製造元機種情報製造番号等 ) がロボット固 19

20 有の情報を埋め込むエリアに格納されている品質情報群と一致しているかどうかを確認一致していなければエラー 2 品質情報群が要求を満たした値であるかチェックして想定した値でなければエラー 6.3. 実証実験の内容実証実験では品質情報群を確認する処理をセルコントロールアプリに組込みロボット固有の情報を埋め込むエリアに品質情報群があるケースとないケースで結果を確認した (1) 品質情報群を持たないロボットを接続したケース実験手順を以下に示す図 12 品質情報群を持たないロボットを接続セルコントロールアプリがロボットとのコネクションを確立する前にロボットの品質情報群がロボットにも ORiN のロボット固有の情報を埋め込むエリアにも存在しないことを確認しエラーを出力してコネクションの確立を中止することを確かめる 20

21 (2) 品質情報群を持ったロボットを接続したケース実験手順を以下に示す図 13 品質情報群を持つロボットを接続品質情報群の確認処理を実装するにあたりまず接続するロボットの品質情報群を作成しロボット固有の情報を埋め込むエリアに組み込む図 14 ロボットの品質情報群を作成 21

図 15 ロボットの品質情報群を登録セルコントロールアプリがロボットとのコネクション確立前に品質情報群を確認しその結果が正常であったことをログとコンソールで確認する 6.4. 評価 6.4.1. ロボットの信用確認の評価 (1)

22 図 15 ロボットの品質情報群を登録セルコントロールアプリがロボットとのコネクション確立前に品質情報群を確認しその結果が正常であったことをログとコンソールで確認する 6.4. 評価ロボットの信用確認の評価 (1) 品質情報群を持たないロボットを接続したケースセルコントロールアプリがロボットとのコネクションを確立する前にロボットの品質情報群がロボットにも ORiN のロボット固有の情報を埋め込むエリアにも存在しないことを確認しエラーを出力してコネクションの確立を中止することが確認できた 22

23 図 16 品質情報群の確認結果がエラーのケース (2) 品質情報群を持ったロボットを接続したケースセルコントロールアプリがロボットとのコネクション確立前に品質情報群を確認しその結果が正常であったことをログとコンソールで確認できた 23

品質情報群の構造メタ情報の記述方法汎用部分と機器 / システム固有部分 (2) 認定方法認定機関の識別方法品質情報群の認定方法 ( デジタル証明書発行等 ) 真正性の保証方法また

24 図 17 品質情報群の確認結果が正常のケース今後の課題実証実験では品質情報群として実験用に作成したものを使った実際のシステムで品質情報群を運用するにあたってはその内容と運用方法について以下の検討が必要である (1) 品質情報群の構造メタ情報の記述方法汎用部分と機器 / システム固有部分 (2) 認定方法認定機関の識別方法品質情報群の認定方法 ( デジタル証明書発行等 ) 真正性の保証方法また品質情報群を悪意をもった機器ベンダーによる他社の機器のなりすましへの対策が必要である (3) 品質情報群と機器固有のライブラリとの対応関係の保証機器固有のライブラリの中の品質情報群の抜き取りや改竄への対策 (4) 品質情報群と機器との対応関係の保証アプリケーションがある機器の品質情報群を検証した後で別の機器に接続してしまうような状況の抑止これらの対策の検討を課題としてあげておく 24

25 7. おわりに FA システムにも IoT の流れが広がりつつある中で今まで十分に対応されてこなかったリスクへの対策が必要になってくることを想定しつながる世界の開発指針の [ 指針 9] と [ 指針 11] を適用し実現性と有効性について評価を行ったその結果 [ 指針 9] の対策では実際のシステムでの性能要件に耐えうる方式で異常の波及防止の対策を実装できることを確認したまた実際のシステムで実装するにあたって必要となる課題として異常検知と波及防止のスピードを更に高めるための対策と監視対象データの信頼性を保証するための対策の必要性を示した [ 指針 11] の対策では接続する機器の信用確認の方法の簡単な実装例を示し実際のシステムに適用するにあたって対策が必要となるセキュリティ上の課題を示した今後は今回の実証実験での結果と課題を踏まえ FA の分野以外や複数の分野の IoT システムの連携において対策検討とその実証を進めていく予定であるソフトウェア設計での安心安全のための対策についてそれを検討して実装した例を示すことは対策案の検討の有効性と方向を確認する上で重要である本実証実験での結果がつながる世界の開発指針の活用の一助となり IoT システムの安全安心の向上に寄与することを期待したい謝辞本実証実験にあたりご協力いただいた皆様に心から謝意を表する IPA 関係者一同 ORiN 協議会関係者一同機械振興協会関係者一同 25

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