産業用アプリケーションのための　The Perfect Framework

The Qt Company ebook 産業用アプリケーションのための The Perfect Framework Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク 1

The Qt Company はじめに Qtは産業用アプリケーション開発において、最も信頼できるフレー ムワークとして認知されています。複雑性が増し続けるシステム開発 の現場にて、産業機器メーカー各社はシステムの耐用期間と信頼性 を最大化するフレームワークとして、約20年にわたりQtを活用してき ました。しかしながら今や産業用アプリケーション市場の要件は、合 理的なデザインワークフローやマルチターゲットデプロイメント、リ モートブラウザアクセス、新たなプロトコルを介した接続性など、多 様な領域へと拡大しています。これらの領域でもQtは高いパフォー マンスを発揮し、新バージョンのリリースの際にニーズに即した機能 を新たに追加することにより、産業機器業界の課題解決に尽力・貢 献してきました。 本ebookでは、産業機器市場の最新トレンドをご紹介し、こ れらのトレンドに対応する上でQt導入が産業機器メーカー にもたらすメリットをご説明します。また、Qtを活用してビジ ネスゴールの達成を実現した企業の事例もいくつかご紹介 します。本ebookをお読みいただき、業界ならではの課題 の解決に向けてQtを具体的にどのように活用できるかご 興味をお持ちいただいた場合には、弊社のebook「開発 の基礎 Qt産業用アプリケーション」もぜひご一読ください。 2 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク

The Qt Company 産業用アプリケーションとは？ さまざまな分野で活用されているQtアプリケーションには共通の属性が備わっているため、本ebookでは適用範囲が比較的 広い定義を採用しています。私たちが考える「産業用アプリケーション」は以下のような特長を備えたアプリケーションです： • 機器の実装、設定、最適化、運用に用いられる。 • 組み込みシステムやデスクトップアプリケーション、ウェアラブル／モバイル／タブレット／ゲートウェイ／ヘッドレスデバ イス、もしくはこれらを組み合わせたシステムに展開される。 • IoTにおいてエッジデバイスに位置付けられる、もしくはエッジデバイスを管理する。 • IEC61508、IEC62304、ISO26262をはじめとする安全標準への準拠を含め、高い信頼性、回復力、可用性、機能安全性 が求められる。 クラウド インターネット エッジ LAN/WAN コントローラ センサー & アクター この定義の対象には、SCADAやプロセス制御、PLCやCNC 産業機器市場やインフラストラクチャ市場用のアプリケー をはじめとする旧式なハードウェアを用いた遠隔オペレー ションの大部分は、ソフトウェアアーキテクチャが類似して ションなど、従来の産業機器分野が含まれます。また、音響 います。そのため、Qtはエレクトロニクスや船舶、医療、ビル システムと連携するタブレット用のコンパニオンアプリや、 オートメーション、倉庫業、農業、スマートシティ、ファシリテ 電気自動車用の充電ステーション、産業用ゲートウェイ、倉 ィマネジメント、発電／配電、HVAC、ロボティクス、製造シス 庫作業用のウェアラブルリストバンドも含まれます。 テムなど多様な領域に対応することができます。 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク 3

The Qt Company Qtが理想的な クロスプラットフォーム開発では、HTML5のようなツールは フレームワークである理由 使えないのでしょうか？産業用アプリケーション開発において、QtがHTML5に勝る技術的な理由は多数あります。Qtフ レームワークは数十年にわたる確固たる開発プロセスを経 Qtはクロスプラットフォームの開発フレームワークで、多様 て構築されているため、信頼性と安定性により優れていま なオペレーティングシステム、ソフトウェア、ハードウェアプラ す。またネイティブC++パフォーマンスにより、滑らかなUIと ットフォームで実行でき、基盤となるコードベースをほとん 一貫性のあるマシン制御を提供できます。さらにQtアプリケ ど、もしくはまったく変更する必要がない上、ネイティブな ーションは、Webアプリケーションよりもはるかに安全性に 機能とスピードを備えたネイティブアプリケーションとして 優れています。これらの特長については弊社の「開発の基礎 運用できます。しかし、それだけではありません。産業用ア Qt産業用アプリケーション」で詳細をご確認いただけます。 プリケーションの開発にQtが理想的なフレームワークとし て選ばれるのには、多くの理由があります： • ユーザーインターフェース（UI）フレームワークとしては世 Qtが選ばれるワケ 界最大級の開発者コミュニティを誇り、有益な事例やソフ トウェアライブラリ、使い方に精通したエンジニア、導入企 産業機器市場のさまざまな牽引力が、世界中でソフトウェ 業が数え切れないほど存在します。 ア市場の発展をも加速させています： • コントリビュータが非常に積極的に活動しており、最新の CPUやボード、グラフィックス、周辺機器、プロトコルをサ アプリケーションのさらなる複雑化 ポートしています。 よりリッチでアニメーションが滑らかに動き、かつ使い • ウィジェットベースや宣言型、3D、それらの組み合わせな 　勝手の良いUIを求めるニーズ ど、複数のディスプレイ技術をサポートしているため、開発 インターナショナライゼーションとパーソナライゼーション 者は1つのツールで包括的なUXを構築できます。 マルチプラットフォームでのハイパフォーマンスの実現 • Qt独自のパワフルなIDE（統合開発環境）により、開発 機能安全性と高い信頼性 者はアプリケーションを容易に開発／分析／デバッギン 共通のプラットフォームですべてのニーズを満たすと グ／最適化できます。 　いう要件 • オートメーション分野の多様なアプリケーション（製造、ビ ルオートメーション、産業用IoT）をカバーする、多くのプロ Qtはさまざまな市場で多くのお客様にご利用いただいてい トコルをサポートしています。 ます。だからこそ、世界中の多様な分野において20年以上 • さまざまなボード、OS、組み込み／デスクトップ／モバイ にわたり蓄積してきたベストプラクティスおよび知見・ノウハ ルデバイスへのクロスプラットフォームサポートを提供し ウを活かし、改善へのニーズに応えることができるのです。 ます。 4 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク

The Qt Company ケーススタディ： パーカー・ハネフィン社 「QMLを使ったプログラミングは驚きの連続でした。使い勝 手の良さにも、優れた効率性にも目を見張るばかり。開発着 手当時から今に至るまで、その印象は強まる一方です。QML パーカー・ハネフィン（Parker Hannifin）社はモーションコ は弊社のソフトウェアに、確かな基盤を提供してくれました」 ントロールテクノロジー／システムの世界的トップメーカー として、可動機械用の精密エンジニアリングソリューション トミー・フォースマン -パーカー・ハネフィン社　　　　　　　　　プリンシパルエンジニア を提供しており、その市場は農業、建設、林業、資材管理、運 輸など多岐にわたります。パーカー・ハネフィンがコントロー ルシステムや計器を重機メーカーに直販し、メーカー各社 が自社のトラックやクレーン、バス、トラクターにシステム／ 宣言型記述言語（QML）が備わっている、J1939バスなどの 計器を統合するという仕組みです。しかし顧客であるメー 基盤ハードウェアに容易にアクセスできる、といったメリッ カー各社は近年、重機用車載ディスプレイへの機器類の トがあったためです。 統合プロセスにおいて、ソフトウェアの複雑性という問題 に直面していました。また、複数の異なるシステムに各々デ こうしてパーカー・ハネフィン社は、Boot to Qt、Qt Creator、 ィスプレイが必要となるため、ユーザーにとっては操作が およびQtコンサルティングサービスを活用し、Parker 難しく、メーカーにとっては製造コストがかさむという課題 Application Designerを開発。Qt IDEの機能を駆使して も生じていました。 Qt Creatorをツールに組み込み、さらに各種機器類に合 わせて構築されたアプリケーションライブラリと、ルック＆ メーカーがよりユーザーフレンドリーなインターフェースを フィールをカスタマイズするスタイルシート＆テーマ選択機 構築し、より迅速に製品を市場に投入できるよう、パーカー・ 能も追加しました。アプリケーションベースのプラットフォー ハネフィン社はビルド／テスト済みの多彩なコンポーネン ムにより、機器類の各機能を1つの計器で制御できるように トから簡単かつスピーディにカスタムアプリケーションを なったため、ユーザーにとっては操作が容易になり、メーカ 組み上げられるようなツールを顧客に提供しようと考えま ーにとっては製造プロセスの合理化とコストの削減が実現 した。統合UIを利用して、単一のタッチスクリーン型ディス されました。さらにパーカー・ハネフィン社にとっても、全ソフ プレイでトラックやトラクターの各種車載機器とインターフ トウェアのアップデートやデバッギング、開発を単一のモジ ェースするソフトウェアを構築するためのツールです。この ュールで行うことが可能になりました。現在では、顧客であ 新しいツールは、シンプルで使い勝手が良いことも重要で るメーカー各社は複雑な計器をドラッグ＆ドロップ式のイン す。そこでパーカー・ハネフィン社は、Qtの導入を決定しまし ターフェースで統合的に操作できるようになり、また複雑な た。Qtには、カスタマイゼーションしやすく洗練されたUIを プログラミングを行わなくても高度なQML記述ができるよ 開発できる、パワフルかつ高度でメーカーにも扱いやすい うになっています。 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク 5

The Qt Company ケーススタディ： DMG森精機 「グローバルワン」を目指すDMG森精機は、工作機械市場 この目標の達成に向け、DMG森精機はQtを導入し、全製 をリードする世界的なトップメーカーです。取り扱い製品は 品に搭載できるアプリベースのU「I CELOS」を開発しまし 旋盤やフライス盤のほか、超音波やレーザー加工、積層造 た。ディスプレイを使いやすく、魅力的なUIで表示すること 形といった高度なテクノロジー、オートメーションシステム で、高度な訓練を受けたオペレーターにとってもユーザビ や複合的ソリューションなど多岐にわたります。DMG森精 リティを改善することに成功しました。またC++ならではの 機はその卓越した技術を、航空、自動車、成形／金型、医療 スピードと高い信頼性を活かすことで、高精度フライス盤 などの主だった業界で提供してきました。また「産業用サー の制御に不可欠な遅延のないリアルタイムでのデータの ビス」として、トレーニングや修理、保守、スペアパーツ供給 取り扱い／処理ができるようになりました。さらにクロスプ など、工作機械のライフサイクル全体をカバーする各種サー ラットフォーム対応というQtの強みを活かすことで、単一 ビスの提供も行っています。さらにアプリケーションベース の開発チームだけで組み込みバージョンとPCバージョン のコントロール／オペレーティングソフトウェア「CELOS」、 を開発することにも成功しました。 独自のテクノロジーサイクル、およびPowertoolの開発に より、インダストリー 4.0の形成にも貢献してきました。現在 ではCELOS搭載の10,000台の製品が販売されています。 DMG森精機では、オペレーター、技術者、およびマネージ ャーの複雑なワークフローを合理化しつつ、同時に、100 ％デジタル化されたペーパーレスプロセスを導入したい と考えました。 6 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク

The Qt Company ソフトウェアのトレンド： 業界で今、何が起きているか？ 産業用アプリケーションは、過去数十年間ほとんど変化していないと言う人 もいます。確かにニーズの移り変わりが激しい消費者向けソフトウェアに比 べると耐用性はやや長い傾向がありますが、新たなプロトコルへの対応、視 覚化やチャートの使用、インターナショナライゼーション、タッチスクリーンや バーチャルキーボードの採用、見やすいダッシュボード、リモートブラウザア クセスなど、新たな要件は増える一方です。さまざまな市場トレンドに基づ いて求められるようになったこれらの特長／機能が、産業用アプリケーショ ンのルック＆フィールはもちろん、そのデザイン／開発アプローチにも変化 をもたらしています。 モバイルの影響 Qtは、クロスプラットフォームアプリケーション開発でよく知 Apple iPhoneやGoogle Androidスマートフォンの携 られています。組み込みシステム用のプライマリインターフ 帯性と利便性は、使い勝手の良さや機能性、即時性に ェースを構築し、同じコードベースでモバイル用のコンパニ 対する顧客の期待に永続的な影響を与えています。モ オンアプリを開発するのも簡単です。このような両用性によ バイルデバイスで日 コ々ミュニケーションするようにな り、共通のライブラリを開発する時間を節約できるだけでは ったことで、UIに対する人びとのニーズや満足度にも なく、ルック＆フィールの統一を図ることもできます。アプリケ 変化が起こりました。産業用アプリケーションも例外で ーションを実装していないデバイス経由でWebアクセスす はありません。 る場合も、QtWebGLや Qtと互換性のあるWebAssembly を使えば、産業用アプリケーションにリモートブラウザ対 こうしたトレンドを踏まえて Qtは、タッチスクリーンや 応のインターフェースを容易に組み込むことが可能です。 ジェスチャーコントロール、ハプティクステクノロジー を活用したアプリケーションの近代化、アップストアな どの機能対応、フォーカス指示アニメーションの採用を デバイスと産業用アプリケーション サポートしています。Qtなら、まるでスマートフォンのよ ハードウェア用にコンパニオンアプリを作ったり、リ うに、ユーザーがぜひ使いたいと思うような応答性に モートWebアクセス機能を設けたりする必要がある 優れた美しいHMIを構築できます。 のは、どういった場合でしょうか。メーカーが産業用ア プリケーションとパーソナルデバイスの連携を行う理 デバイスの統合とリモートアクセス 由をいくつか上げてみましょう： 産業機器にスマートフォン並みのインターフェースを • ディスプレイへのアクセスが不便な場合（サーモスタ 求める声が高まる一方で、産業機器とインターフェー ット、HVACの制御部、アラームシステムなど）。 スするスマートフォン／タブレットの開発を行うメー • 設定やコンフィギュレーションが複雑な場合（コンサ カーも増えています。また、専用アプリケーションがな ートホールの音響システムやラボのオートメーショ くてもデスクトップやモバイルアプリで容易に使用で ンシステム、CNCマシンなど）。 きる、応答性に優れたWebインターフェースを産業機 • ディスプレイがない、またはあっても原始的な場合（ 器に搭載するメーカーもあります。こうした新機能の ゲートウェイ、ポンプ、道路のセンサなど）。 登場を背景に、パーソナルデバイスで産業機器と通信 • 高度な診断レポートが求められる場合（車載システ したい、産業機器をより近代的で取っ付きやすく、パー ム、発電所、生産ラインなど）。 ソナライズしやすいものにしたい、という期待も高まり • モバイルデバイスでの確認が求められる場合（医 を見せています。 療機器、セキュリティシステム、極限作業ロボットな ど）。 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク 7

The Qt Company 市場投入期間というプレッシャー COTS／オープンソース 家電やモバイルアプリでは、数週間という短いリリース 新たな機能が必要になった時にそれをイチから作り直 サイクルや、数日間のアップデートサイクルも珍しくあり すというアプローチは、もはや開発者にとって意味があ ません。そのため産業機器のユーザーの間でも、重要 りません。新たなアプリケーションの開発コストが著し なバグの修正や機能追加を含む次のリリースまで半年 くかさむばかりか、誰かがすでに改善済みの部分でバ あるいは1年も待てない、という傾向が見られるように グや非効率が生じるといった問題も起こるからです。現 なってきました。結果としてメーカーは、開発サイクルの 在、ほぼすべてのプロジェクトがCOTS（商用オフ・ザ・ 短縮化を強いられる一方で、無線ネットワークでのソ シェルフ）あるいはオープンソースのライブラリやコン フトウェアアップデートの必要性にも迫られています。 ポーネント、アプリケーションを自由に統合しているの もそのためです。 Qt QuickとQMLの組み合わせは、ラピッドプロトタイ ピングに最適です。残念ながら、品質を維持しながら ほぼすべてのオープンソースライブラリは言語の違い 開発サイクルを短縮化するための、特効薬と呼べるも にかかわらずC/C++APIを提供しますが、Qtは容易に のは存在しません。しかしQtは、開発者が記録的な速さ これを組み込み、インターフェースすることができます。 で容易にコードを記述、テスト、デバッギングするため さらにオープンソースと専有コードが混在する場合の の強力かつ表現力豊かなフレームワークを提供します。 複雑なライセンスを管理できるよう、Qtフレームワーク は数種類のソフトウェアライセンスを用意しているほ 開発サイクルを短縮するもう1つの重要なポイントは、 か、多くの一般的なライセンスコンプライアンスツール デザイナーと開発者の間のワークフロー改善です。 も内蔵しています。 Qt Design StudioとQt 3D Studioを導入すること で、UIデザイナーはパワフルなビジュアルツールを用 いてHMIを開発し、開発者はそのHMIを直接用いるこ とが可能になります。これにより、互換性のない異なる ツールの活用が生む、デザイナーと開発者間の時に苦 痛を伴うやり取りを減らすことができます。 8 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク

The Qt Company クラウドコンピューティング クラウドへの機能移行は産業用アプリケーションにと 万人にメリットをもたらす、 って永続的なテーマであり、産業機器メーカーは2つの クラウドベースの産業用アプリケーション 理由からその実現を模索しています。第一に、クラウド クラウドベースの産業用アプリケーションからメリッ なら展開済みの全ハードウェアに対して同時にバグ修 トが得られるのはユーザーだけではありません。ユー 正や機能アップデートが行えるためです。クラウドなら ザーデータに継続的にアクセスできるため、メーカー サーバを更新するだけで現場の全製品に自動的にア もまた、さまざまなメリットを享受することができます： ップデートを実行できるので、メーカーが大規模な作 • アプリケーションの利用方法に関するインサイトを取 業を行う手間が省けます。第二に、クラウドにデータを 得し、製品の改善やユーザーのニーズ予測に役立て 置けば顧客の全拠点や設置場所でデータ共有ができ ることができる。 るためです。これによりデータ同期を劇的に合理化し、 • 匿名のユーザーデータやそれらの分析結果に基づ 重複の問題を解消できます。 いて新製品を開発できる。 • データを利用したサービス（予知保全やレポーティン QtはRESTやSOAP/WSDL APIなど、大部分のクラ グ）を飛躍的に拡張／近代化できる。 ウドサービスやクラウドデータにアクセスするための APIを実装できます。Qtで直接実装できないクラウド 環境もほとんどがC/C++APIを用いるので、Qtへの統 合は簡単です。 プラットフォームの自由度 デスクトップには Windows、Mac、Linuxの3種類が データの視覚化 あります。モバイルはiOSまたは Androidの2種類。一 産業用システムの多くは大量のデータを生成します 方、組み込みハードウェアは数多の種類があります。 が、それらのデータの分析は困難で、かつ時間がかか いずれにしても、単一のハードウェアやOSプラットフ り、特別なトレーニングを必要とすることもあります。 ォームにこだわるのは自殺行為でしょう。プラットフォ そのため多くのシステムが、代替案としてデータの視 ームに依存せず、移行時の変更もわずかで済む柔軟 覚化を行い、それを問題の検知やパターンの特定、非 性のあるソフトウェアの開発こそ、最もリスクが低く、 効率領域の見極めに役立てています。特に予知保全で 最もメリットが大きいアプローチです。 はデータ視覚化が有益です。 Qtの特長の1つに、クロスプラットフォームのコード構 Qtは、棒グラフや散布図、表面メッシュを標準とする 築に長けているという点があります。Qtはすべてのデ 3Dでデータを視覚化する専用ライブラリを提供しま スクトップ／モバイルを等しくサポートし、グラフィカ す。サンプルも豊富で、創造的にデータ視覚化ライブ ルフレームワークとしては新たなSOCやGPUにまず第 ラリを活用する方法を学ぶことができます。 一に対応します。 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク 9

The Qt Company BOM（部品構成表）コスト 専門分野をどれだけ特化しようと、コストの問題がなくなる 産業機器市場は断片化が著しく、千種類のアプリケーショ ことはありません。しかしながら、グローバル化により世界は ンが存在します。確実に言えるのは近年、オートメーション ますます狭くなり、低コストの国で作られた製品の価格と、 に対する注目が劇的に高まる傾向にあり、リモートアクセ 伝統的に利ざやの高い地域で生産された製品の価格を容 スやコネクティビティ、消費者グレードのインターフェース 易に比較できるようになりました。つまり、グローバル市場で などへのニーズも拡大しているということです。Qtをはじめ 競争していく企業にとって、残念ながらコストの抑制／削減 とするクロスプラットフォームのアプリケーションフレームワ は常に付きまとう課題であり続けます。 ークは、こうした市場のトレンドや課題の多くに対応できる 上、比較的優しく学んでいける言語を使用しています。Qtで では、Qt を活用すればBOMコストは劇的に減るのでしょう 解決できる産業用アプリケーションの課題については、弊 か。Qtは、パフォーマンスが最適化されたコードを記述し、デ 社のebook「開発の基礎 Qt産業用アプリケーション」で詳 ータを縮小化するという点において、他のフレームワーク 細をご確認いただけます。 に比べ非常に優れています。つまりQtを採用すれば、CPU の種類やRAMチップ数などを気にすることなく、低コスト でアプリケーションを開発することが可能になるのです。 開発者へのメリット 開発者は、より多くの成果物を、より速く、しかも少ないバ グで構築することを求められています。鍵を握るのは効率 性です。 Qtを使った開発者の充実 Qtコードは自己記述型ではありません。しかしQtは表現 Qtを使いこなせる開発者が見つかるかどうか不安と 力に優れているので、開発者は簡潔なステートメントでプ いう方、心配はいりません。現在、Qtを利用している開 ログラムを組むことができ、時間と労力を節約することが 発者は、70以上の業界で100万人以上に上ります。 できます。 10 Qt：産業用アプリケーションのための完璧なフレームワーク

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The Qt Company develops and delivers the Qt development framework under commercial and open source licenses. We enable the reuse of software code across all operating systems, platforms and screen types, from desktops and embedded systems to wearables and mobile devices. Qt is used by approximately one million developers worldwide and is the platform of choice for in-vehicle digital cockpits, automation systems, medical devices, Digital TV/STB and other business critical applications in 70+ industries. With more than 250 employees worldwide, the company is headquartered in Espoo, Finland and is listed on Nasdaq Helsinki Stock Exchange. To learn more visit http://qt.io © 2018 The Qt Company. All rights reserved.