産業用HMI規格とハードウェア適合は、HMI単体の認証一覧から決めるのではなく、販売市場、最終装置の製品規格、設置環境、HMIが担う安全機能、顧客との責任分界から逆算する。部品のIP・EMC・材料データは設計入力であり、完成装置の適合証明そのものではない。最初に要求マトリクスを作り、試験体、取付状態、版、判定基準、承認者まで固定するのが最短経路である。
本稿はJASPERのHMIアセンブリを検討するOEM向けに、前面パネル、表示器、タッチ、オーバーレイ、回路、筐体インターフェースの選別方法をまとめたものだ。PLC/SCADAプログラミング、完成機の法規該非判断、認証機関による最終判定は製造範囲に含まれない。
まず決めること：規格番号より「どの状態を、誰が承認するか」
産業用HMIの初期選別は、次の表を一枚埋めれば大きく外しにくい。型式の認証マークだけを先に集めると、パネル組付け後のIP、実配線でのEMC、最終装置の安全要求が後工程に残る。
| 最初の質問 | 早期に固定する入力 | 必要な証拠 | 主な決定者 |
|---|---|---|---|
| どこで販売・使用するか | 国・地域、屋内外、無線の有無 | 法規該非表、適用指令、認証番号 | OEM法規・品質 |
| 何に組み込むか | 機械、制御機器、医療機器、危険場所設備など | 最終装置規格と個別規格の一覧 | OEM設計・認証機関 |
| 何にさらされるか | 温湿度、結露、水、粉じん、薬品、UV、手袋 | 環境プロファイル、材料データ、試験計画 | OEM設計・品質 |
| どの状態を試験するか | 前面のみ、HMIユニット、筐体組付け、完成機 | 試験体図、取付手順、合否基準 | OEM品質・試験所 |
| 誰が何を保証するか | 部品、アセンブリ、配線、ソフト、安全機能 | 責任分界表、図面、変更通知条件 | OEM・供給者双方 |
規格適合とは、部品証拠を完成機の評価へつなぐこと
HMIの「適合」には少なくとも三つの層がある。第一は材料・部品のデータ、第二は指定構成のHMIサブアセンブリ試験、第三は筐体、電源、ケーブル、接地、制御機能を含む完成装置の適合評価だ。上位層は下位層の証拠を利用できるが、置き換えることはできない。
たとえばIEC 60529は筐体による保護等級を分類する。したがって「表示器の前面IP65」という証拠があっても、パネルカット、公差、ガスケット圧縮、取付トルク、筐体の反り、背面コネクタ、ケーブル入口が異なれば、完成機の境界は別評価になる。IP数字は材料の性質ではなく、定義された試験体と状態の結果として扱う。
HMIパネルとは？構造とOEM組み込みの要点で示すように、HMIは単一部品ではない。オーバーレイ、接着層、タッチセンサー、表示モジュール、支持板、回路、コネクタ、ガスケット、筐体開口の連鎖で性能が決まる。規格審査で問われるのは、その連鎖のどこまでが供給仕様に固定され、どこからがOEMの組付け条件かである。
HMIの承認単位は、構造レイヤーごとに分ける
HMIハードウェアは、外観部品から完成機インターフェースまでを同じ承認単位にしない。各層の故障モードと証拠が異なるからだ。
| レイヤー | 主な設計入力 | 代表的な故障経路 | 承認時に残す記録 |
|---|---|---|---|
| オーバーレイ／印刷 | 材質、表面処理、色、記号、薬品、UV | 摩耗、退色、印刷剥離、クラック | 材料仕様、色限度、薬品リスト、版番号 |
| 接着／シール | 接着面、粗さ、清浄度、圧力、温度、水・油 | 浮き、毛細管浸入、端部剥離 | 貼付手順、シール線図、保管条件 |
| タッチ／表示 | タッチ方式、手袋、水滴、輝度、視野、温度 | 誤入力、視認低下、気泡、結露 | 動作条件、限度サンプル、表示受入基準 |
| 回路／ケーブル | 電源、入出力、シールド、FG、曲げ、引張 | ESD停止、ノイズ、断線、接触不良 | 回路図、ケーブル表、接地・シールド図 |
| 支持板／筐体 | 開口、公差、板厚、平面度、締結、放熱 | 反り、局部応力、漏れ、温度上昇 | 2D図、3D境界、トルク、熱経路 |
物理キー、表示灯、ブザーを持つ構成では、表示と操作器の符号化原則を扱うIEC 60073も候補になる。ただし色や記号だけで安全機能は成立しない。安全関連の入力、論理、出力、診断、故障時挙動は、最終機械のリスク評価側で扱う。
産業用HMI規格とハードウェア適合は、市場と最終装置から絞り込む
適用規格は「産業用だからIEC 61010」「機械だからIEC 60204」と一行で決められない。最終装置の機能、電源、使用者、設置場所、個別製品規格の有無を先に確認し、一般規格は個別規格がない範囲に限定する。
| 市場・最終装置 | 最初に確認する公式枠組み | HMIハードウェアへの含意 | 誤りやすい判断 |
|---|---|---|---|
| 日本向け一般機器 | 電気用品安全法の対象品目、電源構成、定格 | 組込HMI、ACアダプタ、完成品を分けてPSE該非を確認 | 「HMIはすべてPSE対象」または「DCなら確認不要」 |
| 日本向け無線搭載品 | 電波法の技術基準適合証明・工事設計認証 | 無線型式、認証番号、アンテナ、実装変更条件を固定 | 認証済みモジュールならアンテナ変更も自由とみなす |
| EU向け装置 | 適用指令・規則、整合規格、技術文書、EU適合宣言 | HMI証拠を完成装置の技術文書へ組み込む | CE表示部品の採用だけで完成装置も適合とみなす |
| 米国の職場用電気機器 | OSHA NRTL制度、採用規格、現地当局・顧客要求 | 認証機関、規格、カテゴリ、使用条件、表示を照合 | ULという文字だけで適用範囲を確認しない |
| 産業制御機器 | IEC 61010-2-201とIEC 61131-2の適用範囲 | 安全と機能・EMCの証拠を分け、最新版の組合せを確認 | 旧版の安全要求をそのまま流用する |
| 機械の電気装置 | IEC 60204-1、必要に応じISO 13849-1／IEC 62061 | HMIを機械の電源、保護ボンディング、制御、安全機能へ統合 | 画面表示を独立した非常停止機能の代わりにする |
| 医用電気機器 | IEC 60601-1、該当する副通則・個別規格、IEC 60601-1-2 | 基礎安全、基本性能、意図使用環境のEMCへHMIを組み込む | 一般工業EMC規格だけで医療用途を覆う |
| 爆発性雰囲気 | 地域法規、ゾーン／区分、機器カテゴリ、IEC 60079シリーズ | 材料、表面温度、静電気、筐体、表示をEx設計として扱う | IP等級だけで防爆性が得られるとみなす |
日本の電気用品安全法について、経済産業省はPSEを国の認証制度とは位置付けていない。対象品目の製造・輸入事業者が技術基準適合、自主検査、表示などの義務を負うため、対象品目と範囲を構成別に確認する。Wi-Fi、Bluetooth、セルラー等を組み込む場合は、電波法の特定無線設備制度も別の判断線になる。
EUでは、適用法令の特定、適合評価、技術文書、EU適合宣言、CE表示は製造者の責任である。米国ではOSHAが認定するNRTLの制度と、その試験所が認定範囲に持つ規格、製品カテゴリ、表示条件を照合する。ロゴだけを証拠にしない。
10項目の評価フレームワーク
1. 販売市場の該非を構成別に切る
完成品、組込HMI、外部電源、無線モジュールを一括で判定しない。各構成の輸入者・製造者・ブランド所有者、販売形態、定格、無線変更の有無を表にする。良い証拠は法規名だけでなく、該当／非該当の根拠と判断者が残っている。規格ロゴのスクリーンショットだけなら不十分だ。
2. 最終装置の製品規格を一般規格より優先する
IEC 61131-2は産業制御機器の機能・EMC要求を扱い、安全要求はIEC 61010-2-201を参照する。IEC 61010-2-201:2024はIEC 61010-1と併用する。医療、鉄道、船舶、車載、危険場所では別の個別規格・地域要求が優先し得るため、「工業環境の一般規格を通った」だけで候補を承認しない。
3. 試験体と承認境界を図面化する
証明書・レポートには型式、構成、試験体写真、取付板、ガスケット、ケーブル、電源、ファームウェア、試験日、規格版をひも付ける。HMI供給者が保証する範囲を色分けし、OEMが設計・試験する筐体、配線、保護回路、ソフトウェアを別枠にする。境界が文章だけだと、量産変更時に証拠が切れる。
4. IPは取付後のシール系として評価する
前面等級、背面等級、筐体等級を分ける。開口寸法、角R、板厚、平面度、表面粗さ、締付順序、トルク、ガスケット継ぎ目、コネクタ・ベント・ケーブルグランドを試験体図に入れる。水試験の合格後も、使用薬品、熱サイクル、再組付け、ガスケット交換が同じ性能を維持するとは限らない。
5. 環境条件を平均値ではなく端点で渡す
最低／最高周囲温度、内部発熱、直射日光、湿度、結露、洗浄温度、噴流、粉じんの導電性、油・溶剤・消毒剤、UV、塩分、手袋材質を入力する。「屋内」「工場」だけでは材料もタッチ方式も選べない。薬品名、濃度、液温、接触時間、頻度、拭取り方法までが試験条件になる。
6. EMCは実ポート・実ケーブル・実接地で閉じる
IEC 61000-6-2とIEC 61000-6-4は、関連する個別製品／製品群規格がない場合の工業環境向け一般規格である。試験計画ではAC/DC電源、信号、通信、シールド、ケーブル長、FG接続、筐体接合、表示・タッチの合否判定を固定する。単体で安定しても、インバータ、リレー、長尺ケーブルを組み合わせた完成機では結合経路が変わる。
7. 電気安全と熱経路をHMI境界で止めない
定格電圧、過電圧カテゴリ、汚染度、絶縁、保護接地、接触可能部、材料、電源保護、最大負荷時の温度を完成機側へ引き渡す。表示器の発熱は背面空間、筐体材質、日射、隣接電源で変わる。部品データシートの周囲温度上限は、密閉筐体内部での成立を自動的には保証しない。
8. 振動・衝撃は取付剛性とケーブル質量を含める
IEC 60068-2-6は正弦波振動、IEC 60068-2-27は衝撃の標準手順を示すが、厳しさと合否は関連仕様で決める。周波数、加速度または変位、軸、掃引、回数、パルス、通電状態、取付治具、ケーブル支持、試験後検査をRFQに書く。薄い扉板では共振とガスケット面圧低下も確認対象になる。
9. 安全表示と安全機能を分離する
ISO 13849-1:2023は安全関連制御部の設計・統合方法を扱うが、個別機械の安全機能や要求PLrを自動決定しない。厚生労働省の機能安全指針も、危険源から必要安全機能と安全度水準を定め、通常運転制御からの独立を検討する流れを示す。通常HMIの画面ボタンや警報表示を安全機能として使うなら、別系統の安全設計・妥当性確認が必要になる。
10. 証拠の版と変更通知条件を購買仕様にする
受領すべき証拠は、適合宣言、認証書、試験レポート要約、材料宣言、図面、BOM版、重要工程、ソフト／ファーム版、認証データベース照合結果である。代替材料、表示器変更、タッチIC変更、接着剤変更、製造拠点移転、金型修正を通知対象にする。証拠の型式と発注型式が一致しなければ承認を止める。
要求・証拠マトリクスは「合格した対象」を曖昧にしない
| 要求 | 条件の書き方 | 最低限の証拠 | 供給者の責任 | OEMの責任 |
|---|---|---|---|---|
| 前面侵入保護 | 目標IP、試験面、取付板、ガスケット、開口、公差 | 試験レポート、試験体図、取付手順 | 指定HMI構成とシール仕様 | 筐体、開口加工、締結、他の侵入口、完成機再評価 |
| EMCイミュニティ | 適用規格、ポート、レベル、性能判定、実ケーブル | レポート、構成写真、ケーブル表、判定ログ | HMIサブアセンブリの挙動 | 電源、接地、配線、周辺ノイズ源、完成機試験 |
| EMCエミッション | 適用規格、動作モード、ポート、クロック、負荷 | レポート、動作モード、構成表 | 指定回路・表示構成 | 筐体、ケーブル、電源、完成機の最悪モード |
| 温湿度・結露 | 温度端点、湿度、結露有無、通電、保持時間 | 試験計画、記録、外観・機能判定 | 指定材料・HMIの試験 | 内部発熱、日射、換気、実使用サイクル |
| 薬品・清掃 | 薬品、濃度、液温、時間、回数、拭取り | 材料データ、クーポン／組立試験、限度見本 | 表面材・印刷・接着の証拠 | 実洗浄手順、混合薬品、保守条件 |
| 振動・衝撃 | 軸、厳しさ、時間／回数、通電、治具 | 試験レポート、治具図、前後検査 | 指定組立の耐性 | 扉板剛性、ケーブル支持、輸送・運転条件 |
| 電気安全 | 電圧、回路区分、接地、絶縁、温度、材料 | 部品証拠、回路・絶縁図、温度記録 | HMI内部の指定範囲 | 電源保護、筐体、配線、接触可能部、完成機評価 |
承認レビューでは、各行に「未評価」「部品証拠あり」「サブアセンブリ確認済み」「完成機確認済み」の状態を付ける。空欄を合格扱いしない。産業用HMIパネル設計チェックリスト｜10のリリースゲートと併用すると、設計凍結から検証、量産移管までの抜けを追跡しやすい。
6段階で規格選定から量産承認まで進める
手順1 — 適合要求の地図を作る
販売国、最終装置、使用者、設置環境、電源、無線、危険場所、安全機能を一枚にし、法規、製品規格、顧客仕様を分ける。適用版と判断日を記録し、未確定項目には責任者と期限を置く。
手順2 — HMI境界とインターフェースを凍結する
表示サイズ、アクティブエリア、タッチ方式、オーバーレイ、開口、板厚、ガスケット、コネクタ、ケーブル、FG、電源、放熱空間を図面化する。ソフト境界は通信プロトコルと入出力までを示し、PLC/SCADAロジックとは分離する。OEM設計におけるHMIハードウェアのセキュリティ境界は、保守ポート、更新経路、物理アクセスの責任整理に使える。
手順3 — RFQに証拠の粒度を指定する
「CE対応」「IP65希望」だけでなく、必要な規格版、型式、試験体、取付条件、レポート範囲、材料宣言、変更通知を指定する。証拠が部品、サブアセンブリ、完成機のどれかを明記し、同等品置換の承認手順も入れる。
手順4 — 試作で限度条件を確認する
外観見本だけで承認せず、手袋・水滴でのタッチ、表示視認、貼付端部、コネクタ保持、筐体反り、組付け再現性を確認する。試作・サンプル承認では、量産材料、量産相当工程、図面版、検証目的をサンプルごとに識別する。
手順5 — 事前評価と完成機検証を分ける
サブアセンブリ段階では問題箇所を早く見つけ、完成機段階では実電源、実ケーブル、実筐体、最悪動作モードで閉じる。試験・検証計画に、試験順序、前処理、サンプル数、合否、故障時解析、再試験条件を記載する。
手順6 — 承認資料をBOMと変更管理へ接続する
承認された型式、BOM、図面、ファームウェア、材料、工程、試験証拠を同じ版管理に入れる。供給者変更、代替材料、表示器EOL、製造拠点変更が起きたときは、影響する要求行だけを再評価し、根拠なく全試験を省略しない。
通常のHMIアセンブリが不向きな条件と失格レッドフラッグ
通常構成から専門設計へ切り替える代表例は、爆発性雰囲気、患者接触を伴う医用電気機器、安全機能を直接担う操作部、屋外の長期UV・結露、高温高圧洗浄、強い溶剤、海上塩霧、車載・鉄道の専用環境である。特に危険場所はIPだけでは判断できない。IEC 60079-0:2026はEx機器・部品の構造、試験、表示を扱い、EUではATEX Directive 2014/34/EUの対象範囲も確認する。設計入口は危険場所向けATEX対応HMIハードウェアで分離する。
次のいずれかがあれば、見積比較より先に候補を止める。
- 証明書の型式、規格版、発行者、適用条件を照合できない。
- 「前面IP」を筐体全体、背面、コネクタまで含む保証として提示する。
- 試験レポートの試験体、取付板、ケーブル、動作モードが不明である。
- 顧客指定の薬品を「耐薬品性あり」という一語で置き換える。
- 認証済み無線モジュールのアンテナ、配置、出力変更条件を管理しない。
- 代替材料、表示器、タッチIC、接着剤の変更通知に応じない。
- 安全関連操作を通常HMIソフトだけに依存させ、独立した安全評価がない。
- 部品試験の合格を理由に、完成機のEMC・熱・侵入保護評価を不要とする。
承認境界チェックリスト
- [ ] 適用法規・規格の版、仕向地、判断日、判断者が記録されている。
- [ ] HMI供給範囲とOEM範囲が図面で色分けされている。
- [ ] IPの対象面、試験体、開口、公差、ガスケット、締結条件が一致する。
- [ ] EMCのポート、ケーブル、接地、動作モード、性能判定が完成機構成と一致する。
- [ ] 温湿度、結露、薬品、UV、粉じん、清掃条件が数値または具体名で定義されている。
- [ ] 安全関連表示・操作と通常運転HMIの境界がリスク評価に接続されている。
- [ ] 証拠の型式・BOM・図面・ソフト版が発注品と一致する。
- [ ] 材料・工程・拠点・ファーム変更の通知と再評価条件が契約に入っている。
よくある質問
HMI単体がIP65なら、完成装置もIP65になりますか？
いいえ。産業用HMI規格とハードウェア適合を判断するとき、IP65は定義された試験体と取付状態に対する保護等級として扱います。前面HMIの証拠は有用ですが、パネル開口、公差、ガスケット、締結、筐体反り、背面コネクタ、ケーブル入口を含む完成装置の境界は別途確認します。
IEC 61010-2-201とIEC 61131-2はどう使い分けますか？
IEC 61010-2-201は制御機器の安全要求をIEC 61010-1と組み合わせて扱い、IEC 61131-2は産業制御機器の機能・EMC要求と検証試験を扱います。対象製品の機能と最新版の適用範囲を確認し、必要なら両方の証拠を分けて管理します。
日本向け産業用HMIには必ずPSEマークが必要ですか？
必ずではありません。電気用品安全法の対象は品目、定格、構成で決まるため、組込HMI、外部電源、完成品を分けて該非判断します。対象であれば、製造・輸入事業者が技術基準適合、自主検査、表示などの義務を履行します。
認証済みWi-FiやBluetoothモジュールなら、そのまま日本で使えますか？
認証番号だけでは判断できません。電波法上の認証対象、許容アンテナ、実装、出力、ファームウェア、表示、変更条件を確認します。モジュールの認証条件から外れる変更は、完成品側の追加手続や再評価につながり得ます。
CE表示のあるHMIを使えば、装置全体もCE適合になりますか？
なりません。HMIの宣言・試験資料は完成装置の技術文書に利用できますが、EUで適用法令を特定し、適合評価、技術文書、EU適合宣言、CE表示を行う責任は完成装置の製造者に残ります。
HMIのEMC試験は単体と完成機のどちらで行いますか？
両方を目的別に使います。サブアセンブリ試験は設計問題の早期検出に向き、最終判定は実電源、実ケーブル、接地、筐体、周辺ノイズ源、最悪動作モードを含む完成機で行います。個別製品規格がある場合は一般EMC規格より優先します。
タッチ画面の非常停止ボタンは機械の非常停止に使えますか？
通常HMIの画面ボタンを、そのまま独立した非常停止手段にはできません。機械のリスク評価で安全機能と要求性能を定め、安全関連入力、論理、出力、故障時挙動、妥当性確認を適用規格に従って設計します。
HMIのRFQに最低限何を添付すべきですか？
表示サイズ、前面パネル図、開口・板厚・公差、インターフェース構成、電源・接地、ケーブル、温湿度、結露、水・粉じん・薬品・UV、適用規格、試験体、必要証拠、年間数量、試作と量産の承認条件を添付します。
プロジェクト入力チェックリスト
技術確認へ渡す前に、次の入力を一つのRFQパッケージにまとめる。
- 表示器の外形、アクティブエリア、解像度、輝度・視野の受入条件
- 前面パネル2D図、開口、板厚、平面度、公差、材質、表面処理
- タッチ方式、手袋、水滴、ジェスチャー、誤入力の判定条件
- オーバーレイ材、色、記号、表面処理、薬品と清掃プロファイル
- 電源、信号、通信、コネクタ、ケーブル長、シールド、FG接続
- 周囲温度、内部温度、湿度、結露、日射、UV、粉じん、振動、衝撃
- 販売国、最終装置、適用法規・規格版、顧客固有要求
- 必要な証明書、宣言、試験レポート、材料宣言、変更通知条件
- 試作数量、検証目的、承認サンプル、年間数量、量産開始時期
図面を送って技術確認を依頼する際は、表示サイズ、前面パネル図、インターフェーススタック、使用環境、年間数量を添えると、製造範囲とOEM側の残課題を早期に分けられる。仕様が固まっている案件は技術見積もりを依頼し、必要証拠と試作承認条件も同じ版で提示してほしい。
参考文献
- IEC, IEC 60529:1989+A1:1999+A2:2013 — Degrees of protection provided by enclosures.
- IEC, IEC 61000-6-2:2016 — Immunity standard for industrial environments.
- IEC, IEC 61000-6-4:2018 — Emission standard for industrial environments.
- IEC, IEC 61010-2-201:2024 — Particular requirements for control equipment.
- IEC, IEC 61131-2:2017 — Equipment requirements and tests.
- IEC, IEC 60204-1:2016 — Electrical equipment of machines.
- IEC, IEC 60068-2-6:2007 — Vibration, sinusoidal.
- IEC, IEC 60068-2-27:2008 — Shock.
- IEC, IEC 60073:2002 — Coding principles for indicators and actuators.
- ISO, ISO 13849-1:2023 — Safety-related parts of control systems.
- 厚生労働省, 機能安全による機械等に係る安全確保に関する技術上の指針, 2016年9月26日.
- 経済産業省, 電気用品安全法は認証制度ではありません.
- 経済産業省, 特定電気用品以外の電気用品（341品目）一覧.
- e-Gov法令検索, 電波法.
- European Commission, CE marking — Manufacturers.
- EUR-Lex, Directive 2014/30/EU on electromagnetic compatibility.
- EUR-Lex, Directive 2014/34/EU on equipment for potentially explosive atmospheres.
- IEC, IEC 60079-0:2026 — Explosive atmospheres, general requirements.
- OSHA, Nationally Recognized Testing Laboratory Program — FAQ.
- IEC, IEC 60601-1 — Medical electrical equipment, general requirements.
- IEC, IEC 60601-1-2:2014 — Electromagnetic disturbances.
図面、積層構成、使用条件をご提示ください
JASPERの技術担当が、インターフェース、未解決リスク、見積りに必要な検証項目を確認します。