製造業界のIoTにおけるAWS活用事例とデザインパターン
アマゾン ウェブ サービス ジャパン
ソリューションアーキテクト
山﨑翔太

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アマゾン ウェブ サービス ジャパン
IoT スペシャリストソリューションアーキテクト
園田修平

1. 製造業界とIoT
2. 事例とデザインパターン
1.

スマートプロダクト

2.

スマートファクトリー

3. まとめ© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

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製造業界における IoT の活用• 既に IoT は商用フェーズにある• 特に製造業界を中心に活用が進んでいる

スマートプロダクト

スマートファクトリー

スマートホーム

インダストリアルIoT© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマートホームの市場
Gartner のレポートによると、2017年にはIDC の予想によると、年平均成長率4億3300万18.5%のスマートホームデバイスが出荷され、前年度比でで市場は成長し、2022年には9億4000万27.6%のデバイスが出荷される
見込みの成長であった© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

Gartner: https://www.gartner.com/newsroom/id/3598917

IDC: https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS43701518

インダストリアルIoTが産業市場の成長を牽引
2020
2020年の市場価値の予想( Boston Consulting Group )2020年の市場価値の予想( Bain & Company )2021
が組立製造、輸送と物流、エネルギー/ユーティリティの分野
がインダストリアルIoTの市場2021年の市場価値の予想( Forbes )が産業セクター
IoTの市場© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

インダストリアルIoTの市場ハノーバー・メッセ 2019 での AWS 展示 (4/1 〜 4/5)
ドイツのハノーバーで開催される世界最大の製造業界向け産業見本市• パートナーソリューションが16件、顧客事例が10件の展示• 61%がインダストリアルIoT関連、27%がエッジでのMLを紹介• 日本からも三菱電機／ブレインズテクノロジーと共同でブースを出展© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWS IoT をご利用中のお客様© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWS で構築する IoT要求される機能および品質特性に応じてAWS のサービス群を適切に組み合わせることで、素早く IoT アプリケーションを構築することが可能Local Network

Endpoint

AWS Cloud

エッジ

エッジ処理

データ収集

データ処理・分析

MQTTS

データ活用

分析

処理

機械学習

ダッシュボード

データ保存

IoT SDK

Report/Dashboard(故障予知・予測)

業務支援
システム
アラート

BI レポート
オーケスト
レーション

ストリーム

デバイス制御NoSQL

データレイク

RDB

デバイス管理アラート

デバイス管理RTOS
インダストリ
GW

MQTTS

OTA

セキュリティ

状態管理© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

API

音声操作端末/スマートフォン© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマートプロダクトにおけるキートレンド

Alexaなどの音声操作との統合デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマートプロダクトにおけるキートレンド

Alexaなどの音声操作との統合

デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

課題
多くの顧客が新たに購入したネットワーク接続型のRoomba 掃除機を試そうとした結果、iRobot HOME
アプリケーション (インターネット接続型のロボットの設定と制御に使用されるモバイルアプリケーション) で大量のトラフィックが発生しました。iRobot
は、これまで主にハードウェアベンダーとして事業を運営してきましたが、この時、顧客向けの高可用性ク
ラウドアプリケーションと IoT バックエンドプラッ
トフォームを運用する能力に賭けて、基幹業務を転換しようとしていました。

ソリューション
iRobot では、AWS IoT Core と AWS Lambda をベースとするサーバーレスアーキテクチャを使用することで、クラウドプラットフォームのコストを低く抑え、サブスクリプションサービスを不要にし、10 人未満の人員でソリューションを管理しています。

AWS IoT Core はロボットと iRobot クラウドプラッ
トフォームの間の接続レイヤーとなり、数十億台のデバイスと AWS やその他のエンドポイントの間で数兆件のメッセージを処理できるようになります。
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https://aws.amazon.com/jp/solutions/case-studies/irobot/

Alexa Skill - iRobot Home
Alexaに話しかけるだけで、Wi-Fi対応ロボット
掃除機ルンバ®の清掃開始、終了、ホームベースに戻る等の操作をすることができます"Alexa、ルンバを使って掃除して""Alexa、ルンバを使って掃除を終了して""Alexa、ルンバを使ってホームベースに戻して""Alexa、ルンバを使って何をしているか教えて""Alexa、ルンバを使ってどこにいるか教えて""Alexa、ルンバを使ってスケジュール設定して""Alexa、ルンバを使ってスケジュール削除して""Alexa、ルンバを使っていつ清掃するのか教えて"© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

https://www.amazon.co.jp/iRobot-Home/dp/B06Y3PSHQ3

プロダクトの Alexa 連携（Alexa Smart Home Skill）••

クラウドに接続されたデバイス と 接続先のデバイスクラウド が必要
AWS IoT Core によって素早い導入が可能
AWS Cloud

Alexa
ServiceAWS IoT Device SDKs

AWS IoT Core
Amazon FreeRTOS

デバイス

デバイスクラウド© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマホ
アプリ

AmazonEcho

AWS IoT CoreIoT デバイスを簡単かつ、安全にクラウドアプリケーションや他のデバイスと通信できるようにする

大量のデバイスをAWS や他のデバイスに安全に接続するデバイスからのデータに対して、ルーティング、処理、アクションを行う

デバイスがオフラインの時もアプリケーションがデバイスと対話できるようにする© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

分析、データベース、AI など AWS の各種サービスと連携する

デザインパターン例 – デバイスの遠隔制御• Amazon API Gateway と AWS Lambda によって制御命令を処理• AWS IoT Core の双方向通信を利用してデバイスに通知
データ収集

データ処理・分析

Amazon Kinesis

データ活用

AWS Lambda

データ保存
AWS IoT Core

双方向通信
証明書による個体認証

Amazon DynamoDB

デバイス制御AWS Lambda

デバイス管理デバイス管理Amazon API Gateway

デバイス

AWS IoT Core

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音声操作端末/スマートフォンスマートプロダクトにおけるキートレンド

Alexaなどの音声操作との統合

デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWS IoT Things Graph
様々なデバイスや Web サービスが協調する
IoT アプリケーションをすばやく実現© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

デザインパターン例 – エッジでのデバイス連携
AWS IoT Things Graph によってデバイスやサービスが連携するアプリケーションを容易に開発
カメラ

データ収集

データ処理・分析

データ活用

Amazon Rekognition

データ保存

画像認識
エッジ
データ取得
AWS IoT Things Graph

Amazon DynamoDB

デバイス管理デバイス制御デバイス管理デバイスAWS IoT Core

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音声操作端末/スマートフォンスマートプロダクトにおけるキートレンド

Alexaなどの音声操作との統合

デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWSのデータレイク ＝ Amazon S3
データ分析

ETL

AWS Glue

IoT

AmazonEMR

AmazonAthenaAWS
Lambdaデータ
カタログ
AmazonRedshift

コンテンツ配信

AmazonEMRAWS Glue

AmazonCloudFrontAWS IoT Core

AmazonKinesisデータマート・バックアップ

AWS
AmazonAWSStorage
RDS
BackupGateway

機械学習・AIサービス

Amazon S3
可視化・BI

AmazonQuickSight

データ
アーカイブ
AmazonElasticsearchService

Amazon S3 Glacier© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AmazonSageMaker

AmazonRekognition

AmazonTextract

AmazonForecast

AmazonPersonalize

AmazonComprehend

AWSのデータレイク ＝ Amazon S3
データ分析

ETL

AWS Glue

IoT

AmazonEMR

AmazonAthenaAWS
LambdaデータカタログAmazonRedshift

コンテンツ配信

AmazonEMRAWS Glue

Amazon S3
AmazonCloudFront• 容量の上限無し
AmazonAWS IoT Core
Kinesis• 高い耐久性：99.999999999% 機械学習・AIサービス
Amazon S3•
安価：$0.025/GB/月*
データマート・
バックアップAmazonAmazonAmazon• APIアクセス：SDK+多様なサービス連携
可視化・BI
Rekognition
データ
SageMaker
Textract

アーカイブ
AWS
AmazonAWSStorage
RDS
BackupGateway

AmazonQuickSight

AmazonElasticsearchService

Amazon S3 Glacier© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

* 2019年4月時点の東京リージョンでの標準ストレージの料金です

AmazonForecast

AmazonPersonalize

AmazonComprehendデザインパターン例 – データレイクと機械学習• AWS IoT Core から収集したデータを Amazon S3 のデータレイク に蓄積• データレイクを中心に、様々な AWS サービスを活用して可視化や機械学習を実現
データ収集

データ処理・分析

データ活用

センサーデータ
Amazon Kinesis

AWS IoT Core

データ保存

AWS IoT Core の証明書を利用して権限を取得しサイズの大きいデータをアップロード
デバイス制御Amazon QuickSight

Amazon S3Amazon Athena

デバイス管理Amazon SageMaker

機械学習デバイス© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

レポート/
ダッシュボード(故障予知・予測)デザインパターン例 – データレイクと機械学習
with AWS IoT Analytics

IoT データの可視化や機械学習にフォーカスし、よりシンプルな構成に
データ収集

データ処理・分析データ活用

Amazon QuickSight

データ保存

デバイス制御レポート/
ダッシュボード(故障予知・予測)AWS IoT Analytics

AWS IoT Core

デバイス管理Amazon SageMaker

機械学習

デバイス
AWS IoT Analytics については後半のスマートファクトリーの章でもご紹介します© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマートプロダクトのまとめ

Alexaなどの音声操作との統合デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

スマートプロダクトのまとめ

Alexaなどの音声操作との統合デバイスの遠隔制御

ハブを介したデバイス間の相互連携

ユーザーの理解と製品の改善

エッジでのデバイス連携

データレイクと機械学習© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

キーとなるユースケース© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWS IoT Greengrass
AWS IoT の各種機能をエッジデバイスに拡張
クラウドのメリットを受けつつローカルでのデータ処理を可能にする
Law of Physics
Law of Economics
Law of the Land

エッジクラウド© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

AWS IoT Analytics
スケーラブルに IoT データの収集、前処理、拡張、保存、分析、可視化を可能にするマネージドサービス

施設内に閉じていたデータを、クラウドに永続化し、解析/可視化/機械学習が可能な状態に© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

キーとなるユースケース© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

デザインパターン例1 – 生産状況の可視化/分析
FactoryAWS Cloud

MQTT
ExternalSensors
Gateway Device
ModbusIndustrial
Equipment

AWS IoT Greengrass

AWS IoT CoreAWS IoT Analytics

OPC TCPOPC-UAServer© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

Amazon QuickSight

AWS IoT SiteWise
プラントのデータを収集、構造化、ラベリングし、リアルタイムに指標を生成する

ゲートウェイを接続、設定するだけでデータをクラウドに収集データを構造化し、アセットやプロセスの性能指標を生成© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

簡単に設備やプロセスのデータを可視化

デザインパターン例2 –生産状況の可視化/分析with IoT SiteWise
FactoryAWS Cloud

MQTT
Gateway Device
ExternalSensors

ModbusAWS IoT Greengrass

Industrial
Equipment

Amazon QuickSight

AWS IoT CoreAWS IoT Analytics
OPC TCPAWS IoT SiteWise
ViewerAWS IoT SiteWise
Gateway

OPC-UAServer© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

キーとなるユースケース© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

“AIoT” (AI × IoT) – ML at Edge trend
ML：クラウドで学習、エッジで推論

AWS IoTAnalyticsAmazon
SageMaker

AmazonFreeRTOSAWS IoT Core

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AWS IoT
Greengrass事例：アイシン AW 様

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【ハノーバー・メッセ 2019】

三菱電機/AWS/ブレインズテクノロジー共同デモ展示
異常検知
モデル構築

クラウドへ送信AWS IoT Core

• 時系列データの蓄積• 機械学習モデルの作成

学習済モデルの配布
MELIPC:
MI5000

異常時に点灯AWS IoT
Greengrass

AWSのIoTサービス＋
ブレインズ
テクノロジーのImpulse【お客様の課題】• 機器/装置の稼働状態が見たい• ライン/工場をまたいでデータ分析したい• 工場の外から現場の状況を知りたい• 簡単にクラウドにデータを送りたい

エッジ領域を3社で共同検討

Factory Automation 領域のデータ活用を、クラウドでGOT

シーケンサのデータ収集
MELSEC
iQ-R

パトライト

三菱電機のFA技術© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

【お客様の課題】• 現場にあるサーバーの管理が大変• SDカードより大きなデータを扱いたい• 設備や品質のデータを分析したい• 画像や動画を保存して分析したいデザインパターン例 – 品質予測
FactoryAWS CloudExternal
CameraGateway Device
ModbusIndustrial
Equipment

AWS IoT CoreAWS IoT Analytics

Amazon QuickSight

AWS IoT Greengrass
OPC TCP

Model

Amazon Simple Storage
Service (S3)OPC-UAServer© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

Amazon SageMaker

デザインパターン例 – 予知保全
FactoryAWS CloudMQTTAWS IoT Events

External
Sensors

Amazon SNS

Gateway Device

Amazon QuickSight
Industrial
Equipment

AWS IoT Greengrass

AWS IoT CoreAWS IoT Analytics

OPC TCP

ModelModel
OPC-UAServer© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

Amazon SageMaker

スマートファクトリーのまとめ© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

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このセッションのまとめ• 既に IoT は商用フェーズにあり、製造業界においても、主にスマートプロダクトとスマートファクトリーを中心に導入が進んでいる• スマートプロダクト、スマートファクトリーのいずれのケースにおいても、AWS の IoT ソリューションを組み合わせることで、迅速に市場への導入、現場での活用を進めることができる© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

リンク集• AWS IoT•

https://www.slideshare.net/AmazonWebServicesJapan/awsblack-belt-online-seminar-2016-aws-iot• AWS IoT Greengrass•

https://www.slideshare.net/AmazonWebServicesJapan/20180
508-aws-black-belt-online-seminar-aws-greengrass• AWS IoT Analytics•

https://www.slideshare.net/secret/2OXq0JtR5X9BfA

http://aws.amazon.com© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

リンク集• AWS IoT Things Graph•

https://aws.amazon.com/jp/iot-things-graph/• AWS IoT SiteWise•

https://aws.amazon.com/jp/iot-sitewise/• AWS IoT Events•

https://aws.amazon.com/jp/iot-events/© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

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Thank you!

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