Sum awsloft tko-iotloft-10-lt4-may-2020
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スマートファクトリーを実現する AWSの IoT ソリューション 毎月 AWS Loft Tokyo で行われているIoT＠Loftの第10回目のセッションとなります。
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- 1. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. マスター テキストの書式設定 • 第 2 レベル • 第 3 レベル 第 4 レベル 第 5 レベル アマゾン ウェブ サービス ジャパン 株式会社 IoT ソリューションアーキテクト 園田 修平 2020年05月20日 スマートファクトリーを実現する AWS の IoT ソリューション © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
- 2. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産現場におけるクラウドの活用例 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 品質データの改ざん防止 業務アプリケーションを工場外やモバイルからも簡単に素早く活用したい 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 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 検査機器 工場 台帳データベース クラウド 品質データ 製品品質データを自動収集し、改善出来ない形で蓄積したい
- 3. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Field Network 製造装置 GWサーバー ホスト/MES (実績/ロジ情報) 実績 GW PLC Logger RDB 画像データ 複合イベント処理 産業用PC データ保管 アーカイブ 高度データ活用 統計解析 ODBC MES保全DB 保全指示 製造指示 メール ・・・・ REST API GW機能 既存システム 基幹システム連携 CSVなど 可視化 セルフBI バッチ処理 データ変換・紐付け 生データ 品質保証用 構造化データの流れ 非構造データの流れ イベント、指示 データ参照 データ収集 データ分析 データマネジメント GU I GU I 工場IoTのデータ活用基盤例 3 クラウドにデータを上げれば、すでに存在する部品をつなぎ合わせることで容易にIoT基盤が実現 PLC Cameras Greengrass Actuators Sensors データ前処理 特徴量抽出 画像認識、分類 ML Model Greengras s 需要予測 製造予測 Forecast EC2:Schduler HPC D-Twin KPI、 Dashboard 機械学習 SageMakerRecog nition 解析アプリ OSS GU I Redshift QuickSight Marketprac e Amazon S3 Glacier Athena AWS Glue AWS Glue IoT Core Things Graph IoT Analytics DynamoD B ノイズ除去・整形化 EC2 EBS BatchAppStream Kinesis Stream
- 4. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Field Network 製造装置 GWサーバー ホスト/MES (実績/ロジ情報) 実績 GW PLC Logger RDB 画像データ 産業用PC データ保管 アーカイブ 高度データ活用 統計解析 ODBC MES保全DB 保全指示 製造指示 メール ・・・・ REST API GW機能 既存システム 基幹システム連携 CSVなど 可視化 セルフBI バッチ処理 データ変換・紐付け 生データ 品質保証用 構造化データの流れ 非構造データの流れ イベント、指示 データ参照 データ収集 データ分析 データマネジメント GU I GU I 工場IoTのデータ活用基盤例 4 クラウドにデータを上げれば、すでに存在する部品をつなぎ合わせることで容易にIoT基盤が実現 PLC Cameras Greengrass Actuators Sensors データ前処理 特徴量抽出 画像認識、分類 Greengras s 需要予測 製造予測 Forecast EC2:Schduler HPC D-Twin KPI、 Dashboard 機械学習 SageMakerRecog nition 解析アプリ OSS GU I Redshift QuickSight Marketprac e Amazon S3 Glacier Athena AWS Glue AWS Glue IoT Core Things Graph IoT Analytics DynamoD B ノイズ除去・整形化 EC2 EBS BatchAppStream Kinesis Stream エッジ 収集、前処理、蓄積 活用 ML Model 複合イベント処理
- 5. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Field Network 製造装置 GWサーバー ホスト/MES (実績/ロジ情報) 実績 GW PLC Logger RDB 画像データ 産業用PC データ保管 アーカイブ 高度データ活用 統計解析 ODBC MES保全DB 保全指示 製造指示 メール ・・・・ REST API GW機能 既存システム 基幹システム連携 CSVなど 可視化 セルフBI バッチ処理 データ変換・紐付け 生データ 品質保証用 構造化データの流れ 非構造データの流れ イベント、指示 データ参照 データ収集 データ分析 データマネジメント GU I GU I 工場IoTのデータ活用基盤例 5 クラウドにデータを上げれば、すでに存在する部品をつなぎ合わせることで容易にIoT基盤が実現 PLC Cameras Greengrass Actuators Sensors データ前処理 特徴量抽出 画像認識、分類 Greengras s 需要予測 製造予測 Forecast EC2:Schduler HPC D-Twin KPI、 Dashboard 機械学習 SageMakerRecog nition 解析アプリ OSS GU I Redshift QuickSight Marketprac e Amazon S3 Glacier Athena AWS Glue AWS Glue IoT Core Things Graph IoT Analytics DynamoD B ノイズ除去・整形化 EC2 EBS BatchAppStream Kinesis Stream エッジ ML Model 複合イベント処理
- 6. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. エッジコンピューティングが必要となる理由 工場 OPC−UA サーバ 生産設備 IoT システム ゲートウェイ
- 7. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. AWSの処理機能をデバイスの上に拡張 処理を クラウドで実行 処理を ローカルで実行 Moving to the edge AWS IoT Greengrass 開発、アップ デート 任意のモジュールで 処理を実行
- 8. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 機能1) 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 OPC サーバ PLC Camera Sensor AWS IoT Core Amazon Kinesis Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTTs Https Https HttpsAWS IoT Greengrass 工場 AWS クラウド 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 MQTTs 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 Appendix に各プロトコルの変換アダプタに関する情報を掲載
- 9. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 3rd party protocol conversion 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 B社製PLC OPC-UA MQTT AWS IoT Core Amazon Kinesis Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTTs Https Https HttpsAWS IoT Greengrass 工場 AWS クラウド A社製PLC C社製PLC 3rd Party Gateway SW (EdgeCross, KepServerEX, etc) Protocol A Protocol B Protocol C
- 10. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 機能2) クラウドからプログラムを配信、運用 • クラウドで開発したプログラムを配信してエッジで実行 • 現地に行くことなく機能アップデート、ログ監視による運用が可能 工場 A AWS IoT Greengrass (Core) 工場 B AWS IoT Greengrass (Core) PLC システム運用者 異常検知 処理 AWS IoT Greengrass (Service) Logs Amazon Cloudwatch PLC
- 11. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Field Network 製造装置 GWサーバー ホスト/MES (実績/ロジ情報) 実績 GW PLC Logger RDB 画像データ 産業用PC データ保管 アーカイブ 高度データ活用 統計解析 ODBC MES保全DB 保全指示 製造指示 メール ・・・・ REST API GW機能 既存システム 基幹システム連携 CSVなど 可視化 セルフBI バッチ処理 データ変換・紐付け 生データ 品質保証用 構造化データの流れ 非構造データの流れ イベント、指示 データ参照 データ収集 データ分析 データマネジメント GU I GU I 工場IoTのデータ活用基盤例 11 クラウドにデータを上げれば、すでに存在する部品をつなぎ合わせることで容易にIoT基盤が実現 PLC Cameras Greengrass Actuators Sensors データ前処理 特徴量抽出 画像認識、分類 Greengras s 需要予測 製造予測 Forecast EC2:Schduler HPC D-Twin KPI、 Dashboard 機械学習 SageMakerRecog nition 解析アプリ OSS GU I Redshift QuickSight Marketprac e Amazon S3 Glacier Athena AWS Glue AWS Glue IoT Core Things Graph IoT Analytics DynamoD B ノイズ除去・整形化 EC2 EBS BatchAppStream Kinesis Stream 収集、前処理、蓄積 ML Model 複合イベント処理
- 12. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ種別ごとの収集例 工場 AWS クラウド OPC サーバ PLC/DCS AWS IoT AnalyticsAWS IoT Greengrass S3 Glue Camera 既存システム MES データストア RDB 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
- 13. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ蓄積 (データレイク) OPC サーバ PLC/DCS AWS IoT AnalyticsAWS IoT Greengrass S3 Glue Camera 既存システム MES データストア RDB Glue AWS IoT Core 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 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 生産管理者 データレイク 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 工場 AWS クラウド • 容量の上限無し • 高い耐久性：99.999999999% • 安価：$0.025/GB/月* • アーカイブ: $0.002/GB/月** • APIアクセス：SDK+多様なサービス連携 • きめ細かな権限制御
- 14. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ前処理 OPC サーバ PLC/DCS AWS IoT AnalyticsAWS IoT Greengrass S3 Glue Camera 既存システム MES データストア RDB Glue AWS IoT Core 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 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 生産管理者 マイクロバッチ ETL エッジ ETL 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 工場 AWS クラウド バッチ ETL クローリング
- 15. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Field Network 製造装置 GWサーバー ホスト/MES (実績/ロジ情報) 実績 GW PLC Logger RDB 画像データ 産業用PC データ保管 アーカイブ 高度データ活用 統計解析 ODBC MES保全DB 保全指示 製造指示 メール ・・・・ REST API GW機能 既存システム 基幹システム連携 CSVなど 可視化 セルフBI バッチ処理 データ変換・紐付け 生データ 品質保証用 構造化データの流れ 非構造データの流れ イベント、指示 データ参照 データ収集 データ分析 データマネジメント GU I GU I 工場IoTのデータ活用基盤例 15 クラウドにデータを上げれば、すでに存在する部品をつなぎ合わせることで容易にIoT基盤が実現 PLC Cameras Greengrass Actuators Sensors データ前処理 特徴量抽出 画像認識、分類 Greengras s 需要予測 製造予測 Forecast EC2:Schduler HPC D-Twin KPI、 Dashboard 機械学習 SageMakerRecog nition 解析アプリ OSS GU I Redshift QuickSight Marketprac e Amazon S3 Glacier Athena AWS Glue AWS Glue IoT Core Things Graph IoT Analytics DynamoD B ノイズ除去・整形化 EC2 EBS BatchAppStream Kinesis Stream 活用 ML Model 複合イベント処理
- 16. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産現場におけるクラウドの活用例 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 品質データの改ざん防止 業務アプリケーションを工場外やモバイルからも簡単に素早く活用したい 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 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 検査機器 工場 台帳データベース クラウド 品質データ 製品品質データを自動収集し、改善出来ない形で蓄積したい
- 17. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ可視化/分析の例1 産業用 PC と AWS のサービス連携による生産の見える化 工場 AWS クラウド MELIPCMELSEC AWS IoT Core AWS IoT Analytics Amazon Quicksight Amazon ElasticSearch Operation Dashboard (稼働状況) BI Dashboard (稼働実績、統計情報) EdgeCross v1.22 より GUI 操作のみで AWS に リアルタイムでデータ送 信可能。AWS より WhitePaper を提供 (Appendix 参照)
- 18. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ可視化/分析の例2 AWS パートナーソリューションによる生産の見える化、データ分析 AWS クラウド AWS IoT Core AWS IoT Analytics OPC サーバ PLC/DCS AWS IoT Greengrass Lambda Auora PostgreSQL Amazon S3 Amazon Redshift Dr.Sum 工場 MotionBoardとDr.Sumは、ウイングアーク1st様の製品です。
- 19. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産現場におけるクラウドの活用例 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 品質データの改ざん防止 業務アプリケーションを工場外やモバイルからも簡単に素早く活用したい 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 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 検査機器 工場 台帳データベース クラウド 品質データ 製品品質データを自動収集し、改善出来ない形で蓄積したい
- 20. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. クラウドで学習したモデルを 簡単にデプロイし、 エッジで機械学習の推論を行う AWS IoT Greengrass Core Amazon SageMaker AWS Lambda AWS IoT Greengrass Service 推論結果 Local Lambda ML Model 推論して ローカルで アクション AWS IoT Greengrass によるエッジ推論 工場 PLC パトランプ
- 21. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 AWS クラウド OPC サーバ PLC AWS IoT Analytics AWS IoT Greengrass S3 Camera 機械学習 ストリームデータ 画像 ML モデル Amazon SageMaker 工場 IoT におけるエッジ推論の例 AWS の機械学習サービスやパートナーにより生成したモデルをエッジに配信して推論 パートナー ソリューション
- 22. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 三菱電機様、ブレインズテクノロジー様との共 同提案の構築 • 三菱電機様のMELIPC（産業用PC）を利用す る場合とMELSEC iQ-R Cインテリジェント機 能ユニットを利用する場合の2パターンを用 意 • 異常検知のモデルは、ブレインズテクノロ ジー様のImpulseを利用。 MONOistの記事 「クラウドだけじゃないぞ、産業IoTでエッジ領 域との親和性を訴えるAWS」 https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/ 1904/23/news049.html 参考) 予兆保全/品質予測の構築例 22 Impulse は、ブレインズテクノロジー様の製品です。 MELIPC: MI5000 MELSEC iQ-R パトライト シーケンサの データ収集 クラウド へ送信 異常時に 点灯 GO T 異常検知 モデル構築 学習済モデル の配布 • 時系列データの蓄積 • 機械学習モデルの作成 AWS IoT Core AWS IoT Greengrass
- 23. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 生産現場におけるクラウドの活用例 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 品質データの改ざん防止 業務アプリケーションを工場外やモバイルからも簡単に素早く活用したい 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 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 検査機器 工場 台帳データベース クラウド 品質データ 製品品質データを自動収集し、改善出来ない形で蓄積したい
- 24. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 24 Amazon QLDB の特徴 フルマネージド台帳データベース アプリケーションのデータに行われたすべての変更履歴を追跡および検証可能 データへのすべての変更履歴 の記録を保存し、 削除や変更不可能。 すべての履歴のクエリー および分析が可能 不変 暗号を使用して データの履歴を 安全に保存 暗号学に基づく検証 使いやすく、 データのクエリーに SQLなどの使い慣れた データベース機能を使用可能 使いやすい高いスケーラビリティ 一般的なブロックチェーンと 比べて2-3倍のスループット
- 25. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 製品品質データの改ざん防止アーキテクチャ例 工場 AWS クラウド OPC サーバ PLC AWS IoT Greengrass Camera 品質データ AWS IoT Core Amazon QLDBAWS Lambda 品質予測 モデル
- 26. © 2019, 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 の活用は進んでおります。 AWS を利用することで 差異化にならないインフラの構築から脱却し、 ビジネス成果に Focus した スマートファクトリー化を進めましょう！
- 27. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Appendix • IoT@Loft #2 AWS セッション • https://www.slideshare.net/AmazonWebServicesJapan/iotloft-2-aws • 各種コネクタの情報 • AWS IoT Greengrass Connector • https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/greengrass/latest/developerguide/connectors-list.html • Machine to Cloud Connectivity Framework • https://aws.amazon.com/jp/solutions/machine-to-cloud-connectivity-framework/ • Converting industrial protocols with AWS IoT Greengrass • https://aws.amazon.com/jp/blogs/iot/converting-industrial-protocols-with-aws-iot-greengrass/ • Edgecross と AWS の連携 • リーフレット • https://go.aws/36vOyEa • Whitepaper • https://go.aws/3cbXU9z
- 28. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. マスター テキストの書式設定 • 第 2 レベル • 第 3 レベル 第 4 レベル 第 5 レベル Thank you
- 29. © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 工場 IoT におけるデータ可視化、分析 AWS 及びパートナー様の様々なソリューションを利用可能 AWS クラウド AWS IoT Amazon Kinesis Data Firehose Amazon S3 Amazon Redshift 産業用PC Dr.Sum 生産設備 on EC2 on EC2 Edgecross、OPC-UA、 など MotionBoardとDr.Sumは、ウイングアーク1st様の製品です。 Amazon Quicksight 工場 Amazon ElasticSearc h Kibana on Amazon Elastic Search Lambda Auora PostgreSQL