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アマゾン ウェブ サービス ジャパン 株式会社
製造装置データ収集の選択肢
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自己紹介
渡邉 聡 (わたなべ さとし)
デジタルトランスフォーメーション本部
プロトタイピング・ソリューションアーキテクト
IoTの導入やPoC段階のご支援を担当
主に製造系のお客様のご支援をメインに活動中
• 技術領域
• IoT, データ分析, ソフトウェア開発
• 趣味
• DIY
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アジェンダ
• 製造装置データ収集のバリエーション
• AWS IoT Greengrassを活用したデータ収集
• AWS Solutions Machine to Cloud 接続フレームワーク
• Greengrass Stream Managerによるデータ収集
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製造装置データ収集のバリエーション
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生産現場におけるIoT・クラウドの活用例
①
②
③
④
生産状況の見える化
分析による業務改善
予兆保全/品質予測
課題:簡単に早く設備の稼働状況を把握したい
課題:設備稼働データを使った分析により業務改善を行いたい
課題:稼働率向上のために予知保全を行いたい/品質予測により外部
不良率を低減したい
外観検査・画像解析
課題:画像解析用いて設備管理や外観検査の自動化に活用したい
生産ライン
NC
PLC/DCS/OPC
人
データ収集・蓄積 可視化
IoT Gateway
生産ライン
生産ライン
生産ライン
データ収集・蓄積
+ 可視化
統合データベース
分析
生産
品質
設備
生産ライン
収集 蓄積 データ加工 機械学習
(1)データ発生
(A) データ送信
(B) モデリング
(C) 構築モデルの配布
(2) 異常検知
(3) 警告灯点灯
予測モデル
の作成
生産ライン
収集・蓄積 ラベリング 機械学習
(1) 撮影
(A) データ送信
(B) モデリング
(C) 構築モデルの配布
(2) 不良検知
(3) 仕分け
予測モデル
の作成
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Private subnet
AWS Industrial Reference Architecture
AWS IoT
Greengrass
AWS IoT SiteWise
Edge
Industrial Environment
OT App
AWS Snowball
Edge
Historian
OPC-UA
AWS Cloud
Amazon Kinesis
Firehose
AWS IoT Core
Amazon SageMaker
Neo
Amazon QuickSight
Amazon Athena
AWS IoT SiteWise
AWS Glue
(ETL job)
Amazon API
Gateway
AWS AppSync
PLC/DCS
S3 Bucket
Amazon
Cognito
Amazon
CloudFront
Web App
Amazon
Route 53
Data Lake
AWS Glue
(Crawler/Catalog)
Amazon S3
(data)
Amazon Redshift
Amazon
Neptune
Cameras
Connected Worker
MQTT
Amazon Lookout
for Equipment
Asset
Amazon Monitron
Amazon
Timestream
AWS Panorama
Amazon Lookout
for Vison
Protocol
Convertor
Model
EC2
instance
AWS IoT
Greengrass
AWS Storage Gateway
Lambda function
AWS IoT Events
Amazon
Forecast
Smart
Machine
AWS IoT Core
Amazon RDS Amazon EC2
VPC – Enterprise Apps / HPC
Amazon EBS
ELB
Notification
Amazon SNS
Notifications
AWS Glue
Amazon DynamoDB AWS Lambda
Amazon Kinesis
Data Firehose
Notification
AWS Fargate Amazon Kinesis
Data Streams
Amazon S3
Amazon
SageMaker
Operator
Business
Users
Data Scientist / Engineer
Version 1.0
Amazon S3
Amazon AppStream 2.0
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Private subnet
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AWS IoT
Greengrass
AWS IoT SiteWise
Edge
Industrial Environment
OT App
AWS Snowball
Edge
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OPC-UA
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Convertor
Model
EC2
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Data Streams
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Data Scientist / Engineer
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製造工程におけるデータ種別ごとの収集例
Factory AWS Cloud
OPC サーバ
PLC/DCS
Amazon Kinesis
AWS IoT
Greengrass
Amazon S3
AWS Glue
カメラ
既存システム
MES
データストア
RDB AWS Glue
AWS IoT Core
ストリームデータ
DB データ
ファイル
画像
リアルタイムデータ
データ解析/BI/
機械学習サービス
ダッシュボード
アラート
業務アプリケーション
管理者
データ分析官
機械学習エンジニア
フィールドエンジニア
管理者
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製造装置データ収集事例
エッジ領域のハードウェア利用実績の一部
DeviceGateway
たけびし様
Armadillo-IoT Gateway
G3 M1D
アットマークテクノ様
ゲートウェイタイプ
産業用パソコンタイプ
RICOH AP-10A
RICOH AP-11A
リコーインダスト
リアルソリュー
ションズ様
MELIPC
MI2000
三菱電機様
NYB35
シリーズ
オムロン様
秒単位
MQTT通信
< 128KB
AWSクラウド
工場側
Webサーバー
FTPサーバー
分~時間単位
PLCタイプ
MELSEC iQ-R
C言語インテリ
ジェント機能ユ
ニット
三菱電機様
AWS IoT Greengrass
AWS IoT Core
秒単位
MQTT通信
< 128KB
信号灯
* 有償のAWSテクノロジーパートナーの製品、及び、AWS Device Catalogに掲載されている製品
e-RT3 Plus
(F3RP70-2L)
横河電機様
GPU/VPU搭載
NCTX2001 Neural
Cube
武蔵精密工業様
BlackBear MS-5776
コネクシオ様
各デバイスに
Greengrassをイン
ストールし、エッ
ジ連携が可能
NH-FV Series
パトライト様
NFC6A MicroSmart
IDEC様
AWS IoT Core
ゲートウェイタイプ PLCタイプ
CONPROSYS M2M Gateway
シリーズ
コンテック様
産業用パソコン
AWS IoT Coreの認定を取得し
た製品の利用
AWS IoT Coreが
Edgecrossの認定
を取得済み
HTTPやFTPを利用
AWS IoT Coreだけでなく、用途に合
わせ様々なAWSサービスに対して
データ送信可能
AE2100
沖電機工業様
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製造装置データ収集事例
エッジ領域のハードウェア利用実績の一部
DeviceGateway
たけびし様
Armadillo-IoT Gateway
G3 M1D
アットマークテクノ様
ゲートウェイタイプ
産業用パソコンタイプ
RICOH AP-10A
RICOH AP-11A
リコーインダスト
リアルソリュー
ションズ様
MELIPC
MI2000
三菱電機様
NYB35
シリーズ
オムロン様
秒単位
MQTT通信
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AWSクラウド
工場側
Webサーバー
FTPサーバー
分~時間単位
PLCタイプ
MELSEC iQ-R
C言語インテリ
ジェント機能ユ
ニット
三菱電機様
AWS IoT Greengrass
AWS IoT Core
秒単位
MQTT通信
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信号灯
* 有償のAWSテクノロジーパートナーの製品、及び、AWS Device Catalogに掲載されている製品
e-RT3 Plus
(F3RP70-2L)
横河電機様
GPU/VPU搭載
NCTX2001 Neural
Cube
武蔵精密工業様
BlackBear MS-5776
コネクシオ様
各デバイスに
Greengrassをイン
ストールし、エッ
ジ連携が可能
NH-FV Series
パトライト様
NFC6A MicroSmart
IDEC様
AWS IoT Core
ゲートウェイタイプ PLCタイプ
CONPROSYS M2M Gateway
シリーズ
コンテック様
産業用パソコン
AWS IoT Coreの認定を取得し
た製品の利用
AWS IoT Coreが
Edgecrossの認定
を取得済み
HTTPやFTPを利用
AWS IoT Coreだけでなく、用途に合
わせ様々なAWSサービスに対して
データ送信可能
AE2100
沖電機工業様
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Edgecrossとの連携により装置データ収集を容易化
Edgecrossで装置データを収集、 AWSの各種サービスと連携しデータ活用を促進
• Edgecrossと連携するこ
とで装置データを容易
にクラウドにUpload可
能
• ブロックチェーン技術
で計測データの改ざん
防止から食品表示偽装
防止へ応用可能
• 外観検査/異常検知モデ
ルを機械学習の知識が
無くても開発可能
• 200以上の“IT部品”を活
用することで、カイゼ
ンシナリオの実装を容
易化
• 安価で可用性の高いス
トレージ
①データ収集
PLC
学習済み予測モデルを配置
②異常検知
③リアルタイ
ムに通知
AWSクラウド
収集 蓄積 加工 ML
工程1
工程
N
検査
・・・
データ送信
可視化の画面
異常通知
AWSの可視化の
サービス
AWSの通知/メールを
送るためのサービス
生産ライン
外観検査
ノーコードで画像判定
させるためのサービス
改ざん防止
ブロックチェーンで
データ改ざんを
防ぐサービス
AWSパートナー企
業の
ソリューション
連携 保管
異常検知
ノーコードで装置の異常
を検知するサービス
IPC
DataLake / Data Platform
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製造装置データ収集事例
エッジ領域のソフトウェア利用実績の一部
OPC-UA利用
数十秒~分単位
AWSクラウド
工場側
OPC-UAサーバ
AWS IoT
SiteWise
AWS IoT Greengrass
が動作する機器
OPC-UA
クライアント
秒~分単位
TCP/IP
AWS IoT
SiteWise
OPC-UA
クライアント
OPC-UA
サーバー
秒~分単位
Ethernet
PLC
SCADA
Historian
SCADA
Historian
秒~分単位
ソフトウェア
利用
NAS
バックアップ用ソフトウェア
コマンドライン
分~時間単位
HTTPS/
SFTP
Amazon S3
PLC
SQL文生成機能の
利用
Amazon RDS
秒~分単位
RDB
AWS Database
Migration Service
数十秒~分単位
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AWS IoT Greengrassを活用したデータ収集
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AWS IoT Greengrass
Edge Cloud
経済的な問題
物理的な問題
企業・地域的な問題
AWS IoT GreengrassはAWSのサービスを自身のデバイスに拡張します。これによっ
て、クラウドを活用しながらエッジ側でデータに対してアクションを起こすこと
が出来ます
Device
software
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スマートファクトリーにおける
AWS IoT Greengrass の役割
Factory
OPCサーバ
生産設備
IoT システム
AWS IoT
Greengrass
オフライン時でも制御
ロジックは動作を継続。
工場を止めない
システム運用者
警告灯
Device
software
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工場とクラウド間のプロトコルアダプタ
• 直接クラウドとやりとりできない設備に対し、クラウドのゲートウェイとして
様々なプロトコルでローカル通信を行い、クラウドへデータ送信
OPCサーバ
PLC
Camera
Sensor AWS IoT Core
Amazon Kinesis
Amazon S3
AWS IoT Analytics
MQTT
HTTPS
HTTPS
HTTPS
AWS IoT
Greengrass
Factory AWS Cloud
ニアリアルタイムデータ
ストリームデータ
画像、ファイル
マイクロバッチ
OPC-UA
OPC-DA
RTSP
MQTT
GPIO
Modbus RTU/TCP
SLMP
外付けセンサ
画像、動画
設備データ
集約された
設備データ
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主な産業用プロトコルの対応 と対応Greengrass バージョン
• OPC-UA, Modbus-TCP, EtherNet/IP (データ収集のみ)
• AWS IoT SiteWise 用の コネクター(GGv1)、コンポーネント(GGv2)で対応
• OPC-UAについてはGGv1, v2に対応
• Modbus-TCP, EtherNet/IPはGGv1のみ対応
• Modbus-RTU
• GGv1, GGv2 それぞれで提供
• 対応するリクエストの詳細についてはガイドを参照
• OPC-DA, SLMP (データ収集のみ)
• AWS Solutionsとして接続ソリューション(サンプル)を提供(後述)
• GGv1 に対応
※ 2021/9/14 時点
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3rd party protocol conversion
• 3rd partyのgateway softwareを用いて複数プロトコルを
単一のプロトコルに変換し、データ収集
B社製PLC
OPC-UA
MQTT
AWS IoT Core
Amazon S3
AWS IoT Analytics
MQTT
HTTPS
AWS IoT
Greengrass
Factory AWS Cloud
A社製PLC
C社製PLC
3rd Party
Gateway SW
(EdgeCross,
KepServerEX, etc)
Protocol A
Protocol B
Protocol C
AWS IoT SiteWise
HTTPS
HTTPS
HTTPS
Amazon Kinesis
Data Streams
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AWS Solutions
Machine to Cloud 接続フレームワーク
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主な産業用プロトコルの対応 と対応Greengrass バージョン
• OPC-UA, Modbus-TCP, EtherNet/IP (データ収集のみ)
• AWS IoT SiteWise 用のコンポーネント(GGv1)、コネクター(GGv2)で対応
• OPC-UAについてはGGv1, v2に対応
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• 対応するリクエストの詳細についてはガイドを参照
• OPC-DA, SLMP (データ収集のみ)
• AWS Solutionsとして接続ソリューション(サンプル)を提供(後述)
• GGv1 に対応
※ 2021/9/14 時点
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AWS Solutions
Machine to Cloud 接続フレームワーク
https://aws.amazon.com/jp/solutions/implementations/machine-to-cloud-connectivity-framework/
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Machine to Cloud 接続フレームワーク
注意事項
• 現在の最新バージョンは v3.0.0 となっており、これまでサポートされていた
SLMP がサポートされなくなっています
• SLMPサポートがある最後のバージョンは v2.2.0
• v2.2.0は下記Githubリポジトリで参照可能です
• https://github.com/awslabs/machine-to-cloud-connectivity-
framework/tree/v2.2.0
• デプロイ方法はプロジェクト中の README.md を参照ください
• v3.0.0 からSiteWiseとのインテグレーションが行われるようになったため、
SiteWiseがGAしているリージョンでのみ展開可能
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Greengrass
Stream Managerによるデータ収集
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生産設備データをクラウドへ送信する際の考慮事項
• 設備データをロストすることなくすべてクラウドに送信する必要があるか
• MQTTを選択した場合、QoSによって、確実な到達を保証できない場合
(QoS0)や、メッセージの重複(QoS1)が発生することを考慮する必要がでて
くる
• 工場全体で利用できる帯域を考慮してクラウドへの接続を意識する必要がある
• オフラインも考慮する必要がある
• データの用途が複数ある場合、それぞれのサービスに対してどのようにデータを
届けるかアーキテクチャを検討する必要がある
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Greengrassを活用したクラウドへのデータ送信
Stream Managerの活用
Factory AWS Cloud
AWS IoT Greengrass
Stream
Manager
Private
Component
AWS IoT SiteWise
AWS IoT Analytics
Amazon Kinesis
Data Streams
Amazon S3
Pic
Pic Pic
PLC
Camera Private
Component
Edge Computer
• Stream Managerが
使用するネットワーク帯
域を指定できる
• オフライン時は一時的に
キャッシュ
データ転送するサー
ビス毎に優先度を設
定できる
複数のサービスに
データを送信できる
数値データ
ファイルデータ
任意のコンポーネント
からもストリームデー
タを参照可能
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Stream Managerの活用
S3へのファイル送信・ローカルファイルの削除
Factory AWS Cloud
AWS IoT Greengrass
Stream Manager
Amazon S3
Camera Private
Component
Edge Computer
Stream Manager
Status Stream
Private
Component
Pic
Pic Pic Pic
① ファイルをローカルファ
イルシステムに配置したのち
に、Stream Managerに対して
S3への送信メッセージをロー
カルパスと共にappend
② ローカルファイルを読
み込みS3にファイル送信
③ S3へのファイル送信ステータス
をステータスストリームに書き込み
④ 任意のプロセス(コンポーネン
ト)でステータスストリームを監視
し送信完了したファイルを削除
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まとめ
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まとめ
• 送信するデータ、データの利用ユースケースに合わせて送信方法を考慮する
必要がある
• AWSにデータを送る方法として既製のエッジゲートウェイなども活用できる
• 幾つかの産業用プロトコルではGreengrassと既製のコネクタ、コンポーネン
ト、ソリューションを利用することでエッジからのデータ収集が可能に
• エッジからのデータ送信におけるいくつかの考慮事項についてはStream
Managerを活用することで解決できる
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  • 3. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. アジェンダ • 製造装置データ収集のバリエーション • AWS IoT Greengrassを活用したデータ収集 • AWS Solutions Machine to Cloud 接続フレームワーク • Greengrass Stream Managerによるデータ収集
  • 4. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製造装置データ収集のバリエーション
  • 5. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産現場におけるIoT・クラウドの活用例 ① ② ③ ④ 生産状況の見える化 分析による業務改善 予兆保全/品質予測 課題:簡単に早く設備の稼働状況を把握したい 課題:設備稼働データを使った分析により業務改善を行いたい 課題:稼働率向上のために予知保全を行いたい/品質予測により外部 不良率を低減したい 外観検査・画像解析 課題:画像解析用いて設備管理や外観検査の自動化に活用したい 生産ライン NC PLC/DCS/OPC 人 データ収集・蓄積 可視化 IoT Gateway 生産ライン 生産ライン 生産ライン データ収集・蓄積 + 可視化 統合データベース 分析 生産 品質 設備 生産ライン 収集 蓄積 データ加工 機械学習 (1)データ発生 (A) データ送信 (B) モデリング (C) 構築モデルの配布 (2) 異常検知 (3) 警告灯点灯 予測モデル の作成 生産ライン 収集・蓄積 ラベリング 機械学習 (1) 撮影 (A) データ送信 (B) モデリング (C) 構築モデルの配布 (2) 不良検知 (3) 仕分け 予測モデル の作成
  • 6. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Private subnet AWS Industrial Reference Architecture AWS IoT Greengrass AWS IoT SiteWise Edge Industrial Environment OT App AWS Snowball Edge Historian OPC-UA AWS Cloud Amazon Kinesis Firehose AWS IoT Core Amazon SageMaker Neo Amazon QuickSight Amazon Athena AWS IoT SiteWise AWS Glue (ETL job) Amazon API Gateway AWS AppSync PLC/DCS S3 Bucket Amazon Cognito Amazon CloudFront Web App Amazon Route 53 Data Lake AWS Glue (Crawler/Catalog) Amazon S3 (data) Amazon Redshift Amazon Neptune Cameras Connected Worker MQTT Amazon Lookout for Equipment Asset Amazon Monitron Amazon Timestream AWS Panorama Amazon Lookout for Vison Protocol Convertor Model EC2 instance AWS IoT Greengrass AWS Storage Gateway Lambda function AWS IoT Events Amazon Forecast Smart Machine AWS IoT Core Amazon RDS Amazon EC2 VPC – Enterprise Apps / HPC Amazon EBS ELB Notification Amazon SNS Notifications AWS Glue Amazon DynamoDB AWS Lambda Amazon Kinesis Data Firehose Notification AWS Fargate Amazon Kinesis Data Streams Amazon S3 Amazon SageMaker Operator Business Users Data Scientist / Engineer Version 1.0 Amazon S3 Amazon AppStream 2.0
  • 7. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Private subnet AWS Industrial Reference Architecture AWS IoT Greengrass AWS IoT SiteWise Edge Industrial Environment OT App AWS Snowball Edge Historian OPC-UA AWS Cloud Amazon Kinesis Firehose AWS IoT Core Amazon SageMaker Neo Amazon QuickSight Amazon Athena AWS IoT SiteWise AWS Glue (ETL job) Amazon API Gateway AWS AppSync PLC/DCS S3 Bucket Amazon Cognito Amazon CloudFront Web App Amazon Route 53 Data Lake AWS Glue (Crawler/Catalog) Amazon S3 (data) Amazon Redshift Amazon Neptune Cameras Connected Worker MQTT Amazon Lookout for Equipment Asset Amazon Monitron Amazon Timestream AWS Panorama Amazon Lookout for Vison Protocol Convertor Model EC2 instance AWS IoT Greengrass AWS Storage Gateway Lambda function AWS IoT Events Amazon Forecast Smart Machine AWS IoT Core Amazon RDS Amazon EC2 VPC – Enterprise Apps / HPC Amazon EBS ELB Notification Amazon SNS Notifications AWS Glue Amazon DynamoDB AWS Lambda Amazon Kinesis Data Firehose Notification AWS Fargate Amazon Kinesis Data Streams Amazon S3 Amazon SageMaker Operator Business Users Data Scientist / Engineer Version 1.0 Amazon S3 Amazon AppStream 2.0
  • 8. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製造工程におけるデータ種別ごとの収集例 Factory AWS Cloud OPC サーバ PLC/DCS Amazon Kinesis AWS IoT Greengrass Amazon S3 AWS Glue カメラ 既存システム MES データストア RDB AWS Glue AWS IoT Core ストリームデータ DB データ ファイル 画像 リアルタイムデータ データ解析/BI/ 機械学習サービス ダッシュボード アラート 業務アプリケーション 管理者 データ分析官 機械学習エンジニア フィールドエンジニア 管理者
  • 9. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製造装置データ収集事例 エッジ領域のハードウェア利用実績の一部 DeviceGateway たけびし様 Armadillo-IoT Gateway G3 M1D アットマークテクノ様 ゲートウェイタイプ 産業用パソコンタイプ RICOH AP-10A RICOH AP-11A リコーインダスト リアルソリュー ションズ様 MELIPC MI2000 三菱電機様 NYB35 シリーズ オムロン様 秒単位 MQTT通信 < 128KB AWSクラウド 工場側 Webサーバー FTPサーバー 分~時間単位 PLCタイプ MELSEC iQ-R C言語インテリ ジェント機能ユ ニット 三菱電機様 AWS IoT Greengrass AWS IoT Core 秒単位 MQTT通信 < 128KB 信号灯 * 有償のAWSテクノロジーパートナーの製品、及び、AWS Device Catalogに掲載されている製品 e-RT3 Plus (F3RP70-2L) 横河電機様 GPU/VPU搭載 NCTX2001 Neural Cube 武蔵精密工業様 BlackBear MS-5776 コネクシオ様 各デバイスに Greengrassをイン ストールし、エッ ジ連携が可能 NH-FV Series パトライト様 NFC6A MicroSmart IDEC様 AWS IoT Core ゲートウェイタイプ PLCタイプ CONPROSYS M2M Gateway シリーズ コンテック様 産業用パソコン AWS IoT Coreの認定を取得し た製品の利用 AWS IoT Coreが Edgecrossの認定 を取得済み HTTPやFTPを利用 AWS IoT Coreだけでなく、用途に合 わせ様々なAWSサービスに対して データ送信可能 AE2100 沖電機工業様
  • 10. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製造装置データ収集事例 エッジ領域のハードウェア利用実績の一部 DeviceGateway たけびし様 Armadillo-IoT Gateway G3 M1D アットマークテクノ様 ゲートウェイタイプ 産業用パソコンタイプ RICOH AP-10A RICOH AP-11A リコーインダスト リアルソリュー ションズ様 MELIPC MI2000 三菱電機様 NYB35 シリーズ オムロン様 秒単位 MQTT通信 < 128KB AWSクラウド 工場側 Webサーバー FTPサーバー 分~時間単位 PLCタイプ MELSEC iQ-R C言語インテリ ジェント機能ユ ニット 三菱電機様 AWS IoT Greengrass AWS IoT Core 秒単位 MQTT通信 < 128KB 信号灯 * 有償のAWSテクノロジーパートナーの製品、及び、AWS Device Catalogに掲載されている製品 e-RT3 Plus (F3RP70-2L) 横河電機様 GPU/VPU搭載 NCTX2001 Neural Cube 武蔵精密工業様 BlackBear MS-5776 コネクシオ様 各デバイスに Greengrassをイン ストールし、エッ ジ連携が可能 NH-FV Series パトライト様 NFC6A MicroSmart IDEC様 AWS IoT Core ゲートウェイタイプ PLCタイプ CONPROSYS M2M Gateway シリーズ コンテック様 産業用パソコン AWS IoT Coreの認定を取得し た製品の利用 AWS IoT Coreが Edgecrossの認定 を取得済み HTTPやFTPを利用 AWS IoT Coreだけでなく、用途に合 わせ様々なAWSサービスに対して データ送信可能 AE2100 沖電機工業様
  • 11. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Edgecrossとの連携により装置データ収集を容易化 Edgecrossで装置データを収集、 AWSの各種サービスと連携しデータ活用を促進 • Edgecrossと連携するこ とで装置データを容易 にクラウドにUpload可 能 • ブロックチェーン技術 で計測データの改ざん 防止から食品表示偽装 防止へ応用可能 • 外観検査/異常検知モデ ルを機械学習の知識が 無くても開発可能 • 200以上の“IT部品”を活 用することで、カイゼ ンシナリオの実装を容 易化 • 安価で可用性の高いス トレージ ①データ収集 PLC 学習済み予測モデルを配置 ②異常検知 ③リアルタイ ムに通知 AWSクラウド 収集 蓄積 加工 ML 工程1 工程 N 検査 ・・・ データ送信 可視化の画面 異常通知 AWSの可視化の サービス AWSの通知/メールを 送るためのサービス 生産ライン 外観検査 ノーコードで画像判定 させるためのサービス 改ざん防止 ブロックチェーンで データ改ざんを 防ぐサービス AWSパートナー企 業の ソリューション 連携 保管 異常検知 ノーコードで装置の異常 を検知するサービス IPC DataLake / Data Platform
  • 12. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製造装置データ収集事例 エッジ領域のソフトウェア利用実績の一部 OPC-UA利用 数十秒~分単位 AWSクラウド 工場側 OPC-UAサーバ AWS IoT SiteWise AWS IoT Greengrass が動作する機器 OPC-UA クライアント 秒~分単位 TCP/IP AWS IoT SiteWise OPC-UA クライアント OPC-UA サーバー 秒~分単位 Ethernet PLC SCADA Historian SCADA Historian 秒~分単位 ソフトウェア 利用 NAS バックアップ用ソフトウェア コマンドライン 分~時間単位 HTTPS/ SFTP Amazon S3 PLC SQL文生成機能の 利用 Amazon RDS 秒~分単位 RDB AWS Database Migration Service 数十秒~分単位
  • 13. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. AWS IoT Greengrassを活用したデータ収集
  • 14. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. AWS IoT Greengrass Edge Cloud 経済的な問題 物理的な問題 企業・地域的な問題 AWS IoT GreengrassはAWSのサービスを自身のデバイスに拡張します。これによっ て、クラウドを活用しながらエッジ側でデータに対してアクションを起こすこと が出来ます Device software
  • 15. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. スマートファクトリーにおける AWS IoT Greengrass の役割 Factory OPCサーバ 生産設備 IoT システム AWS IoT Greengrass オフライン時でも制御 ロジックは動作を継続。 工場を止めない システム運用者 警告灯 Device software
  • 16. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場とクラウド間のプロトコルアダプタ • 直接クラウドとやりとりできない設備に対し、クラウドのゲートウェイとして 様々なプロトコルでローカル通信を行い、クラウドへデータ送信 OPCサーバ PLC Camera Sensor AWS IoT Core Amazon Kinesis Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTT HTTPS HTTPS HTTPS AWS IoT Greengrass Factory AWS Cloud ニアリアルタイムデータ ストリームデータ 画像、ファイル マイクロバッチ OPC-UA OPC-DA RTSP MQTT GPIO Modbus RTU/TCP SLMP 外付けセンサ 画像、動画 設備データ 集約された 設備データ
  • 17. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 主な産業用プロトコルの対応 と対応Greengrass バージョン • OPC-UA, Modbus-TCP, EtherNet/IP (データ収集のみ) • AWS IoT SiteWise 用の コネクター(GGv1)、コンポーネント(GGv2)で対応 • OPC-UAについてはGGv1, v2に対応 • Modbus-TCP, EtherNet/IPはGGv1のみ対応 • Modbus-RTU • GGv1, GGv2 それぞれで提供 • 対応するリクエストの詳細についてはガイドを参照 • OPC-DA, SLMP (データ収集のみ) • AWS Solutionsとして接続ソリューション(サンプル)を提供(後述) • GGv1 に対応 ※ 2021/9/14 時点
  • 18. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 3rd party protocol conversion • 3rd partyのgateway softwareを用いて複数プロトコルを 単一のプロトコルに変換し、データ収集 B社製PLC OPC-UA MQTT AWS IoT Core Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTT HTTPS AWS IoT Greengrass Factory AWS Cloud A社製PLC C社製PLC 3rd Party Gateway SW (EdgeCross, KepServerEX, etc) Protocol A Protocol B Protocol C AWS IoT SiteWise HTTPS HTTPS HTTPS Amazon Kinesis Data Streams
  • 19. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. AWS Solutions Machine to Cloud 接続フレームワーク
  • 20. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 主な産業用プロトコルの対応 と対応Greengrass バージョン • OPC-UA, Modbus-TCP, EtherNet/IP (データ収集のみ) • AWS IoT SiteWise 用のコンポーネント(GGv1)、コネクター(GGv2)で対応 • OPC-UAについてはGGv1, v2に対応 • Modbus-TCP, EtherNet/IPはGGv1のみ対応 • Modbus-RTU • GGv1, GGv2 それぞれで提供 • 対応するリクエストの詳細についてはガイドを参照 • OPC-DA, SLMP (データ収集のみ) • AWS Solutionsとして接続ソリューション(サンプル)を提供(後述) • GGv1 に対応 ※ 2021/9/14 時点
  • 21. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. AWS Solutions Machine to Cloud 接続フレームワーク https://aws.amazon.com/jp/solutions/implementations/machine-to-cloud-connectivity-framework/
  • 22. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Machine to Cloud 接続フレームワーク 注意事項 • 現在の最新バージョンは v3.0.0 となっており、これまでサポートされていた SLMP がサポートされなくなっています • SLMPサポートがある最後のバージョンは v2.2.0 • v2.2.0は下記Githubリポジトリで参照可能です • https://github.com/awslabs/machine-to-cloud-connectivity- framework/tree/v2.2.0 • デプロイ方法はプロジェクト中の README.md を参照ください • v3.0.0 からSiteWiseとのインテグレーションが行われるようになったため、 SiteWiseがGAしているリージョンでのみ展開可能
  • 23. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Greengrass Stream Managerによるデータ収集
  • 24. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産設備データをクラウドへ送信する際の考慮事項 • 設備データをロストすることなくすべてクラウドに送信する必要があるか • MQTTを選択した場合、QoSによって、確実な到達を保証できない場合 (QoS0)や、メッセージの重複(QoS1)が発生することを考慮する必要がでて くる • 工場全体で利用できる帯域を考慮してクラウドへの接続を意識する必要がある • オフラインも考慮する必要がある • データの用途が複数ある場合、それぞれのサービスに対してどのようにデータを 届けるかアーキテクチャを検討する必要がある
  • 25. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Greengrassを活用したクラウドへのデータ送信 Stream Managerの活用 Factory AWS Cloud AWS IoT Greengrass Stream Manager Private Component AWS IoT SiteWise AWS IoT Analytics Amazon Kinesis Data Streams Amazon S3 Pic Pic Pic PLC Camera Private Component Edge Computer • Stream Managerが 使用するネットワーク帯 域を指定できる • オフライン時は一時的に キャッシュ データ転送するサー ビス毎に優先度を設 定できる 複数のサービスに データを送信できる 数値データ ファイルデータ 任意のコンポーネント からもストリームデー タを参照可能
  • 26. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Stream Managerの活用 S3へのファイル送信・ローカルファイルの削除 Factory AWS Cloud AWS IoT Greengrass Stream Manager Amazon S3 Camera Private Component Edge Computer Stream Manager Status Stream Private Component Pic Pic Pic Pic ① ファイルをローカルファ イルシステムに配置したのち に、Stream Managerに対して S3への送信メッセージをロー カルパスと共にappend ② ローカルファイルを読 み込みS3にファイル送信 ③ S3へのファイル送信ステータス をステータスストリームに書き込み ④ 任意のプロセス(コンポーネン ト)でステータスストリームを監視 し送信完了したファイルを削除
  • 27. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. まとめ
  • 28. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. まとめ • 送信するデータ、データの利用ユースケースに合わせて送信方法を考慮する 必要がある • AWSにデータを送る方法として既製のエッジゲートウェイなども活用できる • 幾つかの産業用プロトコルではGreengrassと既製のコネクタ、コンポーネン ト、ソリューションを利用することでエッジからのデータ収集が可能に • エッジからのデータ送信におけるいくつかの考慮事項についてはStream Managerを活用することで解決できる
  • 29. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Thank you!