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2020年10月10日
Node-REDで実現する製造業のDX
新澤 雅治
1
自己紹介
?名前:新澤 雅治(ニイザワ マサハル)
?所属
? 株式会社 電通国際情報サービス
? 製造ソリューション事業部
? 工場IoTチーム
?職業
? IoTソリューションアーキテクト
? IoTソリューションの企画?提案?構築
? カバー範囲:センサーデバイスからからクラウドまで
?経歴
? 2009年~2017年 :製造業の生産技術部
? 2017年~現在 :現職
2
会社紹介 【株式会社 電通国際情報サービス (略称 ISID)】
製造業×ITに強みを持つ
品川駅港南口より徒歩10分
金融?人事財務?製造に関するITシステム/コンサルティングを提供する
3
今日お話しする内容
製造業の生産技術部門やIT部門の方々など、
?「工場設備からのデータを収集して何かやりたい」
?「IoTの仕組みを海外工場にも展開したい」
と考えている方の参考になればと思います。
①Node-Redを使って工場設備のデータを収集する話。
②集めたデータをIoTプラットフォームで全社共有する話。
4
?本題
工場IoTって何のためにやるんだっけ?
もちろん正解はありません。
弊社なりの「目的」を振り返ってみたいと思います。
5
工場データの3分類
?工場内のデータは3種類に分類される。この3種類の情報をIoTで網羅的に取得していく必要がある。
稼働情報
品質情報
ロケーション
情報
目的:生産数、稼働時間、稼働状況など生産状況の監視と最適化
手法:稼動監視データを取得し、生産工程を改善
特長:データ取得がしやすく、効果も出しやすい
目的:生産条件、検査データなどから不良品が出ないように最適化
手法:関連データを明らかにして、取得、解析
特長:必要データが不明瞭で、データ解析ノウハウも必要
目的:受注数、生産数、中間在庫数の管理と最適化
手法:リアルタイムの各データ管理、フィードバック
特長:受発注、物流、生産体制など仕組みから変える必要がある
6
データを収集した後の活用 ~KPIで工場をベンチマーク~
?取得されたデータは仮想空間に入力され、下記のKPIで定量化?シミュレーションに活用される。
ISO22400で定義された工場KPI
企業の能力を定量化し、経営判断に活用する。
7
?工場IoTをやってみよう!!???
装置にLANケーブル挿せばデータ採れるんだっけ?
8
生産ラインの様々な情報
工場 オフィス
標準プロトコル
Web
FTPなど
何種類ものフィールドバスが同じ工場内に
存在し、ネットワークがサイロ化しがち。
FAフィールドバス
PROFIBUS
PROFINET
CC-Link IE
Modbus/TCP
EtherNet/IP
EtherCAT
POWERLIMK
?????
利用者はプロトコルを
意識しないくてもOK
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生産ラインの様々な情報 ~生産ライン全体で見てみると???~
コンベアスピード
公差情報
締め付けトルク回転角
サイクルタイム
検査結果
製品品番
部品品番
AGV位置情報アラーム情報
外観検査結果JPEG
製品ロットNo
製品シリアルNo
部品ロットNo
部品シリアルNo
変更履歴
検査閾値
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生産ラインの様々な情報 ~異なるデータソースを一つに束ねる:Node-Red~
AGV位置情報アラーム情報
外観検査結果JPEG
製品ロットNo
製品シリアルNo
部品ロットNo
部品シリアルNo
変更履歴
検査閾値
製品品番
コンベアスピード
締め付けトルク回転角
サイクルタイム
検査結果
部品品番
公差情報
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豊富なNode。
?様々なプロトコル、データソース、エンドポイントに対応
MQTT
OPC-UA
Azure
ThingWorx
MCプロトコル
SAP
シリアル通信
AWS GCP
Salesforce
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?Node-REDで収集したデータをどこに保管する?
?他の工場でも同様の仕組みを構築したい。
~スケールの課題~
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工場におけるDX、IoTプロジェクトの現状
「PoC疲れ」???なんて言葉も
データ収集 相互接続 業務運用 大規模展開
検証チーム内で開発したツールを
どうやって他工場に展開する?
? OT/ITの分断
? 低いデータ品質
? スケール能力の欠如
?PoCから抜け出せない
多くのDX、IoTプロジェクトは「スケールの課題」を抱えている
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?普段やり取りの無い部署間でデータの授受を行うことの難しさ。
DX推進部門
データサイエンティスト
事業部門
生産技術エンジニア
データを扱う部門と、データを所有している部門の断絶
データを欲し
ている部門 データを所有
している部門
?データを欲しい人と、データを所有している人の断絶がなぜ起こるのか。
?ローカルやサーバーからデータを探し出すのが大変。
?担当者が退職したのでデータがどこにあるかわからない。
?データを収集するメリットがわからない。
依頼
工場の生産性を分析しよう!
ペンギンさん、PLCの実績データを下さい!
PLCのデータが欲しい?
後にしてほしいな???こっちは忙しいんだから
データがもらえなくて分析できない。
仕事が進まない??
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データを欲している部門 データを所有している部門
REST API
?工場IoTプラットフォームとは:機械からデータを検索できる環境を提供する?Web APIを使ったデータ授受
データを扱う部門と、データを所有している部門の断絶
RESR API
アニマル株式会社 全社共通データモデル
?ぺんぎん事業部
?南極第一工場
?生産ライン
?PLC????
?いぬ事業部
???
本社部門
データサイエンティスト
全社共通データモデル
を定義しておく。
そこにデータを格納する。
RESTAPI
RESTAPI
社内にどんなデータがある
か一覧できて、
API経由やCSVでダウン
ロードできる!
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どこからでもアクセスできる環境が欲しい。クラウドに格納する?
?データセンターの契約
?ラックの調達
?電源の用意
?ネットワークの設計、冗長化
?メンテナンスや障害対応
しかし、イチから構築するのは面倒だ????
独シーメンス社製 SaaS型IoTプラットフォーム
「MindSphere」が役に立つかもしれません。
17
SaaS型IoTプラットフォーム 「MindSphere」
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MindConnect Node
?Node-REDユーザーは簡単に時系列データ、ファイル、イベントをMindSphereにアップロードできます。
インターネット経由
クラウドサービス
MindSphere
最低限必要なのは2つのノード
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MindConnect Node
?Node-REDユーザーは時系列データ、ファイル、イベントをMindSphereにアップロードできます。
データポイントID アップロードしたいデータ
20
MindConnect Node
?Node-REDユーザーは時系列データ、ファイル、イベントをMindSphereにアップロードできます。
アクセストークンをコピペ
MindSphere上で発行した
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セキュリティリスクは?
ラズパイが乗っ取られたら?
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膨大な数のIoTデバイスを、クラウド側から安全に管理する仕組み
?パスワード、ログインIDの漏洩リスクを回避したい。
?クライアントにパスワード、ログインIDを持たせずに、どうやって望んだ範囲に限定してアクセスさせるか?
クライアントアプリ
リソースサーバー
時系列データ
ファイル
イベント
アクセストークン
トークン発行
データ送信
?認証?認可の要求
?OAuth2.0+JWTアサーションの発行
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膨大な数のIoTデバイスを、クラウド側から安全に管理する仕組み
ユーザー IoTデバイス MindSphere
デバイス接続許可証のリクエスト
デバイス接続許可証の発行
デバイス接続許可証の埋め込み
接続依頼
接続完了通知の発行
認可キーリクエスト
認可キー発行
ここまできて、ようやく
データにアクセスできる
キーの悪用を防ぐ為
7日以内の更新が必要
キーの悪用を防ぐ為
1時間以内の更新が必要
データ書き込み?取得リクエスト
レスポンス
JWTによる署名?暗号化
URL-SAFEに通信する
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膨大な数のIoTデバイスを、クラウド側から安全に管理する仕組み
ユーザー IoTデバイス MindSphere
デバイス接続許可証のリクエスト
デバイス接続許可証の発行
デバイス接続許可証の埋め込み
接続依頼
接続完了通知の発行
認可キーリクエスト
認可キー発行
ここまできて、ようやく
データにアクセスできる
キーの悪用を防ぐ為
7日以内の更新が必要
キーの悪用を防ぐ為
1時間以内の更新が必要
データ書き込み?取得リクエスト
レスポンス
JWTによる署名?暗号化
URL-SAFEに通信する
面倒なことはNode-Redがやってくれる。
我々はアプリケーションに集中しよう。
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製造業でのNode-Red活用事例のご紹介
ーー某エンジニアリング会社様ーー
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Node-Red活用事例
?モノワイヤレス株式会社の加速度センサー(TWELITE2525a)
?加速度センサ
ZigBee
専用受信器(USB接続)
専用
受信器
端末(ラズパイやPCなど)
無線で振動データを収集できる。
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Node-Red活用事例
?搬送設備の振動情報から故障予知を行う仕組みを構築
搬送装置(コンベア)
?加速度センサ
中継端末(ラズパイ)
ZigBee
ハードウェア構成
振動データ
装置Aの異常振動を検知。
部品をチェックして下さい!
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Node-Red活用事例
?クラウド側とエッジ側(工場側)でデジタルツインを構成している。
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膨大な数のIoTデバイスを、クラウド側から安全に管理する仕組み
ユーザー IoTデバイス MindSphere
デバイス接続許可証のリクエスト
デバイス接続許可証の発行
デバイス接続許可証の埋め込み
接続依頼
接続完了通知の発行
認可キーリクエスト
認可キー発行
ここまできて、ようやく
データにアクセスできる
キーの悪用を防ぐ為
7日以内の更新が必要
キーの悪用を防ぐ為
1時間以内の更新が必要
データ書き込み?取得リクエスト
レスポンス
JWTによる署名?暗号化
URL-SAFEに通信する
セキュリティリスクをゼロにすることはできません。
前項の仕組みがあることで、万が一IoTデバイスが
乗っ取られた場合でも被害を最小限に抑えることが
できます。
30
?ローコードツールが加速させるCitizen
Developer(市民開発者)
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ローコードツールが加速させるCitizen Developer(市民開発者)
?ITエンジニアのような専門知識は無いが、アプリケーションの開発に参加する人。
?ビジネス目標を完全に理解している人が開発にかかわることで、新規事業の立ち上げや業務のデジタル化に
向けた開発サイクルの加速が期待できる。
ユーザー エンジニア
従来
完璧なIoTシステム
を納品してくれ!
使いにくい!
もっとユーザーのことを
考えて!
はやく作って!
???
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ローコードツールが加速させるCitizen Developer(市民開発者)
?ITエンジニアのような専門知識は無いが、アプリケーションの開発に参加する人。
?ビジネス目標を完全に理解している人が開発にかかわることで、新規事業の立ち上げや業務のデジタル化に
向けた開発サイクルの加速が期待できる。
ユーザー
エンジニア
従来
助かる!
自分たちでも
IoTシステムが組めるぞ
少し勉強したらできる
ようになった
市民開発者
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面倒なことはNode-Redがやってくれる。
我々はアプリケーションに集中しよう。
FIN
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