端末処理
端末処理とは、人や機器が操作する端末（PC、タブレット、スマートフォン、産業用HMI、POS、券売機、計測端末など）において、入力・表示・一時的な演算・検証・蓄積・送受信を行う処理形態である。サーバやクラウドと連携しつつ、ユーザー体験や現場制御の即時性を担保するために、端末側で適切な機能分担を行うのが特徴である。
定義と位置づけ
端末処理は情報システムのクライアント側ロジックであり、UI描画、入力検証、軽量な計算、キャッシュ、暗号化、センサー制御、周辺機器I/Oを担う。サーバ処理が業務ルールの集約や永続化を司るのに対し、端末は遅延や帯域の制約を吸収し、操作性と可用性を高める役割を持つ。
主要な用途
- 業務入力：フォーム検証、バーコード/QR読取、オフライン蓄積
- 可視化：ダッシュボード、トレンド、アラート表示
- 現場制御：HMIからの機器操作、安全インターロックの前段チェック
- 売買・決済：POSの釣銭計算、カード読取、レシート発行
- 点検記録：写真添付、位置情報、タイムスタンプ付与
処理方式（バッチ・リアルタイム・ストリーム）
端末処理は目的に応じて方式を選ぶ。バッチは通信可能時にまとめ送信、リアルタイムは入力即時にAPIへ送信、ストリームはセンサーの連続値をバッファリングしつつ一定間隔で発火する。混在構成により操作遅延低減と整合性の両立を図る。
実装要素（I/O・キュー・API）
キーボード/タッチ/スキャナ/カメラ/マイク/各種センサーの入力を抽象化し、ローカルキューで一時保管する。送信はHTTP/2やgRPCのAPIを用い、再送・バックオフ・重複排除の制御を行う。結果をローカルDBに反映し、UIへ非同期更新する。
端末種別ごとの特徴
- PC/タブレット：豊富なUI、周辺機器接続性が高い
- スマートフォン：携帯性とカメラ活用、バッテリー制約
- 産業HMI：リアルタイム性と堅牢性が重視、タッチ最適
- 専用端末：長期安定稼働、限定機能で誤操作防止
通信とプロトコル
LAN/WAN、Wi-Fi/セルラー/有線を組み合わせる。アプリ層はHTTPS（TLS）、MQTT、WebSocketを選択し、遅延・スループット・接続性の要件から最適化する。TCP/IPの再送とアプリ側の再送が競合しないよう、レイヤ分担を設計する。
セキュリティ
端末処理における機密性・完全性・可用性を確保するため、端末認証、ユーザー多要素認証、TLSピンニング、鍵管理、ストレージ暗号化、タンパー検出、スクリーンロック、ログイン試行制限を実装する。入力段階でのサニタイズによりサーバ側の負担とリスクを低減する。
信頼性とオフライン耐性
一時停止や通信断でも業務継続できるよう、ローカルキュー、差分同期、コンフリクト解決戦略（最後勝ち、サーバ優先、マージルール）を設ける。電源断対策としてトランザクションのアトミック書込みとクラッシュリカバリログを備える。
性能最適化
初期描画を短縮するためコード分割と遅延読み込みを行い、キャッシュ戦略（HTTPキャッシュ、Service Worker、ローカルDB）でネットワーク依存を低減する。入力遅延はデバウンス/スロットリングで緩和し、重い処理はWeb Workerやネイティブスレッドに逃がす。
UI/UXとヒューマンファクタ
現場向けUIは片手操作、手袋対応、太字/高コントラスト、誤操作防止の二段確認を要する。障害時の復旧導線（再送、再スキャン、ドラフト保存）を明示し、視線移動とタップ距離を最小化する。
周辺機器と物理インタフェース
スキャナ、プリンタ、計量器、PLC、カメラ、NFC、ICカードなどのI/Oは、ドライバ層の差異を抽象化し、例外発生時のフォールバックを設ける。機械接続部品の「ボルト」やコネクタの挿抜回数など物理的信頼性も評価対象である。
データモデルと入力検証
端末処理では、必須/型/範囲/異常値の検証を端末側で先行実施する。フォームは宣言的スキーマで定義し、サーバのバリデーションと整合を取る。日時はISO-8601、数量は単位一貫性、通貨は小数精度と丸め規則を共通化する。
運用とロギング
監査・トレースのため、操作ログ、送受信ログ、例外ログをローカル保持しつつプライバシーに配慮して集約送信する。遠隔設定、機能フラグ、段階的配信、自己診断、ヘルスチェックにより保守性を高める。
テスト戦略
- 単体/結合：I/Oモック、タイマ/時刻依存の固定化
- UI試験：アクセシビリティ、国際化、オフライン動作
- 耐障害：通信断・電源断・重複送信・時刻ずれ
- 現場試験：照度/騒音/振動/温湿度環境での評価
規格・準拠事項
暗号・通信はTLS、データ保護は各地域規制、産業用途では安全規格やEMCへの適合が必要である。ログの取り扱いと個人情報の最小化、アクセス権限設計にも配慮する。
事例パターン
POSでは価格照合と釣銭計算を端末で行い、トランザクションはサーバに記録する。保全点検では写真・計測値を端末に蓄積し、通信回復後に一括同期する。工場HMIでは閾値監視や非常停止のUIを端末で提供し、中核制御はPLCに委ねる。
設計指針（まとめの代替）
- 分担：端末は即応性、サーバは整合性と集約を担う
- 耐性：オフライン前提、衝撃/温度/電源断への備え
- 保全：遠隔設定、計測、自己診断、段階配信
- 安全：ゼロトラスト発想、最小権限、鍵保護
- 性能：キャッシュと非同期、処理の分離
端末処理は、現場の即応性と全体システムの整合性を橋渡しする技術である。適切なI/O抽象化、堅牢な同期、検証の前倒し、セキュア設計、環境条件での実証により、操作性と信頼性を最大化できる。