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IoTに不可欠なクラウド技術の最前線
NTTコミュニケーションズ株式会社
経営企画部 IoT推進室
堀 越 崇 (...
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自己紹介
堀越 崇 (ほりこし たかし)
takashi.horikoshi@ntt.com
NTTコミュニケ...
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目 次
1.IoTとしてのクラウド活用への期待
2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント
3.ドイツ「Indu...
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重要インフラ
の安全・防災
電気・ガス・水道・ビル・工場
プラントなどの安全を守りたい
省エネ省資源
エネルギ...
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重要インフラの遠隔監視ニーズ(例)
監視対象の設備 ニーズ・用途 取得データ
工場・冷凍冷蔵庫・空調
・故障停...
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重要インフラの遠隔監視ニーズが高まる要因
① 老朽化による 故障や事故の増加
② 保有設備数の増加・グローバル...
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一般的なIoTソリューションのモデル
多様なデータ
多様なデバイス
データ収集/分析
※個別システムを
構築すると...
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最近のトレンド ~クラウド利用型IoT~
API
IoT/M2Mプラットフォーム
API API API
データ収...
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IoTにクラウドを活用するメリット
• システム構築・運用コストの節約(人件費/委託費)
– ハード/ソフトの...
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目指すIoT-PFサービス
NTTComはキャリアならではのグローバルに展開するネットワーク/クラウドを活用...
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IoTトライアルパック
お客様のIoT本格導入に向け、まずは「データの見える化」を手早くセキュア
に実現する...
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目 次
1. IoTとしてのクラウド活用への期待
2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント
3.ドイツ「In...
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ビルエネルギー管理 高度化の要請
「30分 同時同量」と「インバランス料金」
新電力事業者は、自社が発電(調...
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ビルエネルギー管理 画面イメージ
電力使用量が 予測計画値の±3%以内に収まるように監視・制御
時間
電
力...
竹中工務店様「次世代建物管理システムプラットフォーム」
<2014 年 11 月 6 日 報道発表>
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データセンターを安く利用するクラウド技術
OS①
アプリ
A
アプリ
B
OS②
アプリ
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旧...
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プライベートクラウドの活用
パブリッククラウド
サービスの例
・Amazon Web Services
・M...
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プライベートクラウド 管理画面イメージ
クラウド仮想サーバ
インターネット
接続無し
IP-VPN接続
(A...
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プライベートクラウド 管理画面イメージ
クラウド仮想サーバの
使用リソースを管理
クラウド仮想サーバの
動作...
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専用線を安く利用する IP-VPN 技術の活用
・旧来の専用線やフレームリレーと同様の 企業内/企業間のクロ...
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ネットワーク設定を自動化する SDN 技術の活用
データセンター
<SDN導入前> <SDN導入後>
サーバ...
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背景:コンピュータ技術の進展がSDNへの期待に
・垂直統合型
・クローズドな
アプリ/OS/HW
・遅い技術...
Apache Storm による分散処理
・並列分散ストリーム処理を 簡単に実現するフレームワーク。
2011年にオープンソース化。(Apache Software Foundation管理)。
・Twitterのつぶやき解析システムを開発して...
KVS (Apache Cassandra) の活用
・従来は ハードウェアを20年間更改できないなど、新技術の柔軟な取り込みが難しい。
これに対してクラウドは、ソフトウェアをアップデートすれば新技術を取り込み可能。
・しかしクラウドは、 処理...
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エンタープライズ版 KVS の出現
・KVS(Apache Cassandra等)はもともと、IoTに適した...
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通信プロトコル標準化/相互接続が課題
出典:MONOist Webページより
一応イーサネットではあるが
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OPC UA:Unified Architecture(IEC62541)
資料提供:日本OPC協議会
特長...
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既存システムへの OPC UA 適用を模索中
MQTT(Message Queue Telemetry Transport)
・IoT用 標準ネットワークプロトコルとして、IBMとEurotechが開発
相互接続が可能な標準プロトコル。
かつ、IoT用として砂漠のパイプラインを衛星で監視す...
MQTT Broker
(中継サーバ)
MQTT Subscriber
(受信器)
MQTTの配送制御機能
メッセージ中の「トピック」を利用し、中継サーバで自動的に受信機に振り分ける。
例)実証実験でのトピック命名規則: /事業者/敷地/棟名/...
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oneM2Mによる標準化が進みつつある
・業界を問わず利用する汎用的な機能を12個ピックアップして標準化を行...
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目 次
1. IoTとしてのクラウド活用への期待
2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント
3.ドイツ「In...
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ドイツ政府の新ハイテク戦略「Industry 4.0」
◆2011年11月公布 High-Tech Stra...
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「Industry4.0」の技術的な狙い
複数の生産拠点を インターネットでつないで「一つの工場」
に見立て...
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Industry4.0 実現イメージ例 製造工程のシミュレーション
出典: SIEMENS A.G.
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Industry4.0 実現イメージ例 IDタグによる生産効率化
出典:SIEMENS A.G.
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出典:ZVEI(ドイツ電気・電子工業連盟)
https://www.youtube.com/watch?v=ccB...
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出典:ZVEI(ドイツ電気・電子工業連盟)
https://www.youtube.com/watch?v=ccB...
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Industry4.0がめざす「サイバーフィジカルシステム」
PLM : Product Lifecycle...
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目 次
1. IoTとしてのクラウド活用への期待
2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント
3.ドイツ「In...
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Industry4.0を支える 制御システム とは
インフラと人の安全を守る 高度で繊細なコンピューターネッ...
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制御システムの特性(情報システムとの違い)
要求条件 情報システム
(基幹業務システムなど)
制御システム
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制御システムへのサイバー攻撃が増加
制御システム監視
&異常検知手法の
確立が急務
日本企業も被害
【インシ...
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生産現場をセキュアにつなぐ「Industry4.1J」
<2015 年 3 月 9 日 報道発表>
<実験項...
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「Industry 4.1J」による制御システム監視例
【現状】 【今後】
センサー
表示盤
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Industry 4.1J 実験システムイメージ
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プライベートクラウド(Enterprise Cloud)
制御情報系ネットワーク
10.100.100....
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工場/プラントにおけるIoT活用の事例(一部導入準備中)
業界 お客さまの想定用途(例)
電機・機械
製造装置/部...
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Industry4.1J実現に向けて協業したいパートナー(例)
業種 共同検討テーマ(例)
エンドユーザー
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第27回 Cloudn(クラウド・エヌ)勉強会 「IoTに不可欠なクラウド技術の最前線」

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2015年11月5日に開催しました、第27回 Cloudn(クラウド・エヌ)勉強会の内容です。
クラウドをIoTのITインフラとして見た場合のクラウドの弱点をカバーする技術的な対策の例を解説します。
また、ドイツの製造業界で進む「Industry4.0」を解説し、「Virtual Engineering Community(VEC)」で検討が進んでいる「Industry 4.1J」の技術にも触れます。

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第27回 Cloudn(クラウド・エヌ)勉強会 「IoTに不可欠なクラウド技術の最前線」

  1. 1. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. IoTに不可欠なクラウド技術の最前線 NTTコミュニケーションズ株式会社 経営企画部 IoT推進室 堀 越 崇 (takashi.horikoshi@ntt.com) 2015 年 11 月 5 日 第27回 クラウド・エヌ勉強会 資料
  2. 2. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 2 自己紹介 堀越 崇 (ほりこし たかし) takashi.horikoshi@ntt.com NTTコミュニケーションズ株式会社 経営企画部 IoT推進室 Virtual Engineering Community (VEC) クラウド分科会 会員 Industrial Valuechain Initiative (IVI) インフラ支援 委員 1999年 日本電信電話株式会社に入社、 サイバーソリューション研究所にて IPテレビ放送技術の研究に従事。 2004年 株式会社NTTぷららにて、 IPテレビ放送サービス『ひかりTV』の放送システム設計に従事。 その後、同サービス立ち上げにも参画、2008年サービスイン。 2011年 NTTコミュニケーションズ株式会社にて、 数々の実証実験を通じ クラウド技術とネットワーク技術を融合した 新しいIoT-PFサービスの実現に向けて取り組んでいる。
  3. 3. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 3 目 次 1.IoTとしてのクラウド活用への期待 2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント 3.ドイツ「Industry 4.0」の概要と狙い 4.Virtual Engineering Community の 実験プロジェクト「Industry 4.1J」の技術
  4. 4. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 4 重要インフラ の安全・防災 電気・ガス・水道・ビル・工場 プラントなどの安全を守りたい 省エネ省資源 エネルギー や モノ の消費量・ 交通量を最適化したい サービス向上 保守・点検サービスを 効率化・ 高度化して 差異化をはかりたい ヒトの見守り 子ども・お年寄り・患者さんの 安心安全を守りたい 業務の効率化 センサーやロボットを活用して 労働人口の減少をカバーしたい IoTソリューションが期待される分野
  5. 5. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 5 重要インフラの遠隔監視ニーズ(例) 監視対象の設備 ニーズ・用途 取得データ 工場・冷凍冷蔵庫・空調 ・故障停止の予防 ・省エネ、生産性向上 運転ログ、電力量、 温度、圧力、流量… プラント・発電所 水道・パイプライン ・故障の早期発見/復旧 ・テロ対策 流量、電力量、温度、 圧力、動作ログ… 鉄道車両・建機・農機 ・メンテナンスの効率化 ・盗難の防止(居場所追跡) 動作ログ、温度、 速度、位置情報… ビル・商業施設 ・省エネ/節電 ・不審者の発見・追跡 電力量、温度、湿度、 カメラ画像… 道路・橋・トンネル ・経年劣化事故の防止 ・交通事故/渋滞の監視 振動、音波、超音波、 カメラ画像… ~さまざまな分野に広がっている~
  6. 6. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 6 重要インフラの遠隔監視ニーズが高まる要因 ① 老朽化による 故障や事故の増加 ② 保有設備数の増加・グローバル化 ③ インフラを狙うサイバー攻撃の発生 ④ 熟練保守要員の減少・スキル低下 ⑤ 気候変動に伴う自然災害の増加 ⇒ リスク&コストを抑えるため 設備の監視を 強化する動き
  7. 7. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 一般的なIoTソリューションのモデル 多様なデータ 多様なデバイス データ収集/分析 ※個別システムを 構築すると高価 モバイルも活用 データ転送 ネットワー ク デバイス システム + アプリ SIM IoTネットワーク (モバイル/有線 etc.) SIM SIM SIM センサ・機器 人・動物 7
  8. 8. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 最近のトレンド ~クラウド利用型IoT~ API IoT/M2Mプラットフォーム API API API データ収集/分析をクラウドで提供し、開発・運用コストを削減 Agen t Agen t Agen t Agen t IoTネットワーク 共通プラットフォームで すばやく安価に提供 8
  9. 9. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 9 IoTにクラウドを活用するメリット • システム構築・運用コストの節約(人件費/委託費) – ハード/ソフトの購入 工事 管理の費用が安い – 業務や組織の変更に伴うシステム構成の変更も簡単 • セキュリティ管理のコスト/リスク軽減 – ソフトのバージョン管理、パッチ対応もラク – 運用一元化により現場負担軽減、誤操作防止 • データ利活用による経営改善 – 社内/取引先と迅速に情報共有できる – 多彩なアプリでデータを多面分析し課題発見 欧米では 生産現場で クラウド活用を開始 日本でも 検討が始まっています!
  10. 10. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 10 目指すIoT-PFサービス NTTComはキャリアならではのグローバルに展開するネットワーク/クラウドを活用し、 セキュアなIoTシステム構築に必要なサービスをワンストップで提供していきます。 APプラットフォームやデバイスはパートナリングも活用しながら提供予定です。 [2016年4月~提供予定] データ収集/分析などの プラットフォーム SIM NTT Comクラウド など 通信モジュール GW 各種デバイス Arcstar Universal One グローバルモバイルネットワーク(M2M) NTT Comクラウド/ コロケーション オンプレミス 近距離通信 お客さま業務システム
  11. 11. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 11 IoTトライアルパック お客様のIoT本格導入に向け、まずは「データの見える化」を手早くセキュア に実現する用途別のIoTトライアルパック(PoCパック)を提供します。 [10月より順次提供予定] Connected Factory Connected Product Connected Vehicle (工場設備との接続向け) (各種製品との接続向け) (各種車両との接続向け) 製品向け プラットフォーム 車両向け プラットフォーム Enterprise Cloud Enterprise Cloud Enterprise Cloud Arcstar Universal One (固定・モバイル) Arcstar Universal One (固定・モバイル) Arcstar Universal One (固定・モバイル) 製品向けデバイス 車両向けデバイス 工場設備向け プラットフォーム 工場設備向けデバイス 提 供 サ ー ビ ス NTT Comが提供 お客さまにてご準備 用 途
  12. 12. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 12 目 次 1. IoTとしてのクラウド活用への期待 2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント 3.ドイツ「Industry 4.0」の概要と狙い 4.Virtual Engineering Community の 実験プロジェクト「Industry 4.1J」の技術
  13. 13. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 13 ビルエネルギー管理 高度化の要請 「30分 同時同量」と「インバランス料金」 新電力事業者は、自社が発電(調達)する電力量 と 消費(販売)する電力量を 30分単位でバランスさせる義務を負う <経済産業省令> 発電した電力量と比べて、実際に消費した電力量が ±3% を超えて 超過/不足した場合は、ペナルティ(インバランス料金)を支払う 自社で発電した量 100万kWh 実際に使用した量 90万kWh 例)○月○日 13:00~13:30に 新電力A社が 発電/販売した電力量 - 10% 使用量 が 発電量 を10%下回り 多額のペナルティが必要に… 計画通りに電気が使われるように 使用量をコントロール できれば、電力調達の平均コストを下げられる!
  14. 14. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 14 ビルエネルギー管理 画面イメージ 電力使用量が 予測計画値の±3%以内に収まるように監視・制御 時間 電 力 使 用 量 予測値の±3%を超える前に アラートを発報 ⇒ 照明/空調/蓄電池などを 制御して使用量を調整 ⇒ 30分同時同量を実現 ビル以外のインフラの監視&制御にも応用へ ← 上限(+3%) ← 下限(-3%) ← 計画値 実際の電力消費量 (1分ごとに自動更新)
  15. 15. 竹中工務店様「次世代建物管理システムプラットフォーム」 <2014 年 11 月 6 日 報道発表> 15
  16. 16. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 16 データセンターを安く利用するクラウド技術 OS① アプリ A アプリ B OS② アプリ C アプリ D 旧来の物理サーバの場合 クラウド(仮想サーバ)の場合 ・物理サーバーを一式借りるより 利用効率が上がり コストが安い ・データ量や計算量に応じてリソース調整でき 過不足(ムダ)がない CPU メモリ ディスク OS アプリ A アプリ B CPU/メモリ/ストレージの使用量を細かく可変にし、いま必要な分だけ使う 仮想サーバX 仮想サーバY 物理サーバ 物理サーバ 16
  17. 17. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 17 プライベートクラウドの活用 パブリッククラウド サービスの例 ・Amazon Web Services ・Microsoft Azure 等 主にWebサーバ・開発環境向け プライベートクラウド サービスの例 ・NTTCom Enterprise Cloud ・NTTCom Cloudn(VPCタイプ ClosedNW) 等 IP-VPN インターネット経由 でのサイバー攻撃や 情報漏洩の心配なし 主に企業向け 基幹システム向け 誰でもアクセスできるインターネットを活用 セキュアなクローズドネットワークで直結 インターネット CPU メモリー ストレージ 仮想 サーバ 仮想 サーバ CPU メモリー ストレージ 仮想 サーバ 仮想 サーバ インター ネット インターネットに つながない セキュリティ対策は セルフマネジメント マネージドサービス 17
  18. 18. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 18 プライベートクラウド 管理画面イメージ クラウド仮想サーバ インターネット 接続無し IP-VPN接続 (Arcstar Universal One)
  19. 19. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 19 プライベートクラウド 管理画面イメージ クラウド仮想サーバの 使用リソースを管理 クラウド仮想サーバの 動作状況を管理
  20. 20. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 20 専用線を安く利用する IP-VPN 技術の活用 ・旧来の専用線やフレームリレーと同様の 企業内/企業間のクローズドなデータ 通信ネットワークサービス (各拠点どうしの双方向通信も可能) ・複数のユーザーが物理的な回線をセキュアに共用できるため利用効率が高く、 従来の専用線より料金が安価 かつ 柔軟なネットワーク構成が可能 インターネットと完全に切り離され 外からのサイバー攻撃の心配がない 専用線 IP-VPN 各拠点を 1対1で接続 拠点同士の 直接通信が 可能 簡単/安価 他社の通信と混在することなく 専用線のように通信可能
  21. 21. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 21 ネットワーク設定を自動化する SDN 技術の活用 データセンター <SDN導入前> <SDN導入後> サーバー データセンター V P N 等 手動設定 仮想サーバー V P N 等 ネットワークコントローラー により速やかに変更可能 設定が煩雑で 変更に時間 自動設定 SDN ネットワーク コントローラー OFSW OFSW FWLB FWLB *2 *2 L2SW L2SW SDN*1を実現するプロトコルOpenFlowを 使って世界初のサービスを続々提供中 *1 SDN : Software Defined Networking *2 OFSW : OpenFlow Switch
  22. 22. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 22 背景:コンピュータ技術の進展がSDNへの期待に ・垂直統合型 ・クローズドな アプリ/OS/HW ・遅い技術革新 ex)メインフレーム等 ・水平統合型 ・オープンなインタフェース ・早い技術革新 HW オープンなインタフェース オープンなインタフェース App App App ・・・ OS OS OS コンピュータの 仮想化 クラウド化 ex)x86サーバ/Linux など NWに対する 技術革新の期待 SDNに期待
  23. 23. Apache Storm による分散処理 ・並列分散ストリーム処理を 簡単に実現するフレームワーク。 2011年にオープンソース化。(Apache Software Foundation管理)。 ・Twitterのつぶやき解析システムを開発していたBackType社のメンバがビッグデータ を連続的かつリアルタイムに処理するプラットフォームとして開発。 ・分散処理(スケールアウト)によるスケーラビリティを 比較的簡単に実現 できる。 23
  24. 24. KVS (Apache Cassandra) の活用 ・従来は ハードウェアを20年間更改できないなど、新技術の柔軟な取り込みが難しい。 これに対してクラウドは、ソフトウェアをアップデートすれば新技術を取り込み可能。 ・しかしクラウドは、 処理速度が遅く、リソースを増やしても十分な処理速度が得られ ないことがある。 ⇒ Apache Stormの並列分散処理で 複数の仮想サーバに処理分散する高速化 が有効。 ・処理分散した複数サーバ間で、短期的なデータを共有する データストアが必須。 ⇒ Read/Write が高速な KVS(Apache Cassandra等)を活用 ビル設備 MQTT Publisher (ren.Gateway) ビル管理者 表示・通知 MQTT Broker MQTT Broker MQTT Subscriber MQTT Subscriber MQTT Subscriber MQTT Subscriber KVS (Cassandra) RDB 予測 エンジン 解析 エンジン 自動制御 エンジン 24
  25. 25. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 25 エンタープライズ版 KVS の出現 ・KVS(Apache Cassandra等)はもともと、IoTに適した機能や 性能を持っていたが、サポートの無いオープンソース版しか無く、 ビジネスユースには抵抗があった。 ・しかし今年、Apache Cassandraのエンタープライズ版(DSE)を 米国DATASTAX社が日本でも提供開始。 ・充実した管理ツール群と、日本語での技術サポートが受けられる。 KVSのビジネスユースが現実的になってきている。
  26. 26. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 26 通信プロトコル標準化/相互接続が課題 出典:MONOist Webページより 一応イーサネットではあるが L3が全く違う規格が乱立 PROFINET(独シーメンス) EtherCAT(独ベッコフ) EtherNet/IP(米ロックウェル) CC-Link(三菱電機) MECHATROLINK(安川電機) ・・・などなど ビル・建物=BA系 (Building Automation) 組み立て工場=FA系 (Factory Automation) 原材料・化学工場=PA系 (process automation)
  27. 27. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 27 OPC UA:Unified Architecture(IEC62541) 資料提供:日本OPC協議会 特長1:制御装置間連携、すなわち「モデリング」が可能なデータフォーマット デバイス、コントローラからDCS、SCADA、MESからSCMやERP連携、 MBSE(Model Based Systems Engineering)を可能にする 特長2:セキュアな通信スタック仕様 アクセス先署名確認:X509認証、ケロべロス認証 データ取り出し鍵、暗号解き鍵、データの暗号化 特長3:オーディット機能 ログデータとして解析時に使用
  28. 28. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 28 既存システムへの OPC UA 適用を模索中
  29. 29. MQTT(Message Queue Telemetry Transport) ・IoT用 標準ネットワークプロトコルとして、IBMとEurotechが開発 相互接続が可能な標準プロトコル。 かつ、IoT用として砂漠のパイプラインを衛星で監視するなど低品質な通信にも対応。 ・2010年にオープンソース化 Eclipse Foundationが管理している。2013年2月からOASISで標準化中。 商用含め多数プロダクトが存在(Facebookモバイルアプリでも採用)。 ・オーバーヘッドが少なく軽量 HTTP Restful 比でトラヒック1/10、非力な端末装置にも実装可能。 送信機・受信器が同時に動いていなくても通信可能、配送制御が簡単。 ・他の標準プロトコルに CoAP(Constrained Application Protocol)がある M2M技術標準化団体「oneM2M」がMQTTとともに対応プロトコルに採用予定。 プロトコル MQTT CoAP 通信形態 サーバ中継型 Push型 下位プロトコル TCP UDP ヘッダサイズ 2バイト 4バイト 仕様策定 アメリカIBM、イタリアEurotech フィンランドSensinode、イギリスARM 標準化状況 OASISで標準化中(2013年2月~) IETFで標準化中(2013年3月~) セキュリティ ○(SSL、TLS) ○(DTLS: Datagram TLS) 対応プロダクト 商用を含め多数プロダクトが存在 対応プロダクトはまだ普及していない 29
  30. 30. MQTT Broker (中継サーバ) MQTT Subscriber (受信器) MQTTの配送制御機能 メッセージ中の「トピック」を利用し、中継サーバで自動的に受信機に振り分ける。 例)実証実験でのトピック命名規則: /事業者/敷地/棟名/階数/部屋/用途/種別/型式/ID/データ名/通信方向 MQTT Publisher (送信器) Publisher A Pub. B Sub. X Sub. Y Sub. Z トピック /p/power トピック /q/water トピック /q/heat トピック /p/heat トピック /p/power Pub. C トピック /q/water Pub. D トピック /q/heat SUBSCRIBE ("/p/ # ") トピックに"/p/"が 含まれるメッセージ が集まる SUBSCRIBE ("/ # /heat") トピックに"/heat"が 含まれるメッセージ が集まる SUBSCRIBE ("/q/heat") トピック"/q/heat"の メッセージが集まる トピック "/p/heat" の メッセージが集まる Subscriber W Retain トピック /p/heat SUBSCRIBE ("/p/heat")PUBLISH ("/p/heat", "value=5.0&datetime=2014-11-19T11:15:25+0900") where what センサー値 5.0 トピック 30
  31. 31. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 31 oneM2Mによる標準化が進みつつある ・業界を問わず利用する汎用的な機能を12個ピックアップして標準化を行っている。 ・現在、第1段階として標準化までのフレームワークが決定された段階。 実際のプロトコル内容や通信シーケンスについての議論はこれから。 出典:日経ITproホームページより
  32. 32. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 32 目 次 1. IoTとしてのクラウド活用への期待 2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント 3.ドイツ「Industry 4.0」の概要と狙い 4.Virtual Engineering Community の 実験プロジェクト「Industry 4.1J」の技術
  33. 33. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 33 ドイツ政府の新ハイテク戦略「Industry 4.0」 ◆2011年11月公布 High-Tech Strategy 2020 Action Plan ◆イノベーションリーダー&輸出大国の地位強化をめざす ◆ドイツ教育研究省 84億ユーロを投資(2012~15年) ◆研究開発費 を GDPの3%へ ◆重点分野は 環境エネルギー/健康 食糧/輸送/安全/通信 ◆10個の「未来プロジェクト」の1つが「Industry4.0」 出典:NHK Webページ
  34. 34. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 34 「Industry4.0」の技術的な狙い 複数の生産拠点を インターネットでつないで「一つの工場」 に見立て、ロボットや人工知能で生産を自動的に最適化 生産工程の「デジタル化」「自動化」「バーチャル化」で 製造コストの極小化(産業競争力の強化)をめざす IoT で実社会の問題を解決しようとする 壮大な実験的プロジェクト 出典:NHK Webページ
  35. 35. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 35 Industry4.0 実現イメージ例 製造工程のシミュレーション 出典: SIEMENS A.G. https://www.youtube.com/watch?v =HPRURtORnis コンピュータ上で製造工程 を事前にシミュレーションし 問題を発見 問題解決してから製造を 進めることで効率アップ 35
  36. 36. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. Industry4.0 実現イメージ例 IDタグによる生産効率化 出典:SIEMENS A.G. https://www.youtube.com/watch?v=HPRURtORnis 次工程の装置 が、製品種類 や製造工程を RF-IDで確認 充填の状態を センサーが確認 36
  37. 37. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 出典:ZVEI(ドイツ電気・電子工業連盟) https://www.youtube.com/watch?v=ccB6e18VwsQ Industry4.0 実現イメージ例 サプライチェーン管理の高度化 アフター サービス 販売調達 製品 開発 在庫製造 流通 流通 流通 37
  38. 38. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 出典:ZVEI(ドイツ電気・電子工業連盟) https://www.youtube.com/watch?v=ccB6e18VwsQ Industry4.0 実現イメージ例 異常予知・チューニング 他工程での遅延など 全ての生産プロセス を監視しアラート この製造装置 は「正常」 38
  39. 39. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 39 Industry4.0がめざす「サイバーフィジカルシステム」 PLM : Product Lifecycle Management ERP : Enterprise Resource Planning MES : Manufacturing Execution System SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition PLC : Programmable Logic Controller 汎用PC Windows等 工場/ プラント内 システム 製造現場専用の 高速コンピュータ Linux/VxWorks等
  40. 40. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 40 目 次 1. IoTとしてのクラウド活用への期待 2.IoTの取り組み紹介と技術的ポイント 3.ドイツ「Industry 4.0」の概要と狙い 4.Virtual Engineering Community の 実験プロジェクト「Industry 4.1J」の技術
  41. 41. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 41 Industry4.0を支える 制御システム とは インフラと人の安全を守る 高度で繊細なコンピューターネットワーク 出典:制御システムセキュリティセンターHP ※DCS: Distributed Control System 分散制御システム PLC:Programmable Logic Controller シーケンス制御用コンピュータ ・工場 ・プラント ・水処理場 ・ビル ・交通システム など 制御システムネットワーク ロボット動作の制御 バルブの開閉操作 温度/圧力の制御 等 DCS * PLC *
  42. 42. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 42 制御システムの特性(情報システムとの違い) 要求条件 情報システム (基幹業務システムなど) 制御システム (電力網/化学プラントなど) 性能 非同期 リアルタイム 応答の信頼性 応答の即時性(タイムクリティカル) 遅延や揺れは ある程度 許容 遅延や揺れは 重大事故に直結 信頼性 スケジュール運用 連続運用保証(24時間365日) 不具合に寛容 不具合や停止は致命的 フィールドでのβ版テストも可能 完全な動作確認テストが必要 リスク 管理 リスクはデータや事業運用の喪失 リスクは人命・設備・製品の 喪失 と 環境負荷 リブートによる復旧が可能 常時正常な動作が必須 出典:平成22年度内閣官房情報セキュリティセンター委託調査 「制御システムのオープン化が重要インフラの情報セキュリティに与える影響の調査」をもとに編集
  43. 43. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 43 制御システムへのサイバー攻撃が増加 制御システム監視 &異常検知手法の 確立が急務 日本企業も被害 【インシデントの原因】 ・外部からのシステム侵入 ・内部からのマルウェア汚染 出典:ICS-CERT MONITOR September 2014 – February 2015 北米では サイバー攻撃の大半が 製造設備や電力の制御システム
  44. 44. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 44 生産現場をセキュアにつなぐ「Industry4.1J」 <2015 年 3 月 9 日 報道発表> <実験項目> ①プライベートNWを使用した 製造現場データのリアルタイム伝送 ②プライベートクラウドを使用した 製造現場システムの正常稼働 ③実際の製造現場の運用手順を想定した 総合的なシステム動作検証 44
  45. 45. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 45 「Industry 4.1J」による制御システム監視例 【現状】 【今後】 センサー 表示盤 100℃⇒200℃ 200℃ 200℃⇒100℃× 100℃ 正常 制御システム 異常の発見が遅れ 被害が拡大! ウソの値を表示 感染 内部からのマルウェア感染を 外から監視して見つける 105℃ 105℃⇒100℃× 100℃ 正常 監視システム リアルタイム解析アラート! プライベートクラウド VPN 監視員も 気づかない セキュア な経路で 現場情報 を収集 100℃⇒105℃ 改ざん 105℃ 制御システム 計測データ 45
  46. 46. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 46 Industry 4.1J 実験システムイメージ 46 工場の 生産現場 A社 B社 C社 D社 Industry4.1J 実証実験 プロジェクトで 検証する範囲工場A 工場B 工場C クラウド プラットフォーム プライベートクラウド IP-VPN 製造現場 アプリケーション ソフトウェア NTT Comが 提供 46 製造現場見える化 (SCADA) 製造現場見える化 (SCADA) 製造現場DB (Historian) 製造現場システム 監視 (SIEM)
  47. 47. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 4747 プライベートクラウド(Enterprise Cloud) 制御情報系ネットワーク 10.100.100.0/24 .1 .2.3 .4 シュナイダー Historian McAfee SIEM OSIsoft PI System OSIsoft PI System .254 模擬プラント(NTTComビル内) 制御情報系ネットワーク 192.168.100.0/24 .17 .18 Wi-Fi 2.4GHz .1 遠隔監視 .19 .14 シュナイダー Vijeo Citect IP-VPN モバイル接続 FW FW FW IP-VPN 光接続 IP-VPN (Arcstar Universal One) .6 JTエンジニアリング JoyWatcher .7 TrendMicro Deep Discovery Inspector .10 KASPERSKY SIEM 制御系ネットワークを模擬 ノートPC型 製造現場見える化 (SCADA) 製造現場見える化 (SCADA) 製造現場データベース (Historian) 製造現場システム リアルタイム監視 (SIEM) ノートPC型 データベース (Historian) 制御装置 (PLC) シュナイダー Vijeo Citect OSIsoft PI System PLC Industry 4.1J 実験システム構成(抜粋) ※サーバスペック(1台あたり): CPU 8GHz/RAM 12GB/ HDD 80GB/WindowsServer2008R2(McAfeeを除く)
  48. 48. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 工場/プラントにおけるIoT活用の事例(一部導入準備中) 業界 お客さまの想定用途(例) 電機・機械 製造装置/部品のリモート監視&メンテナンス (グローバルモバイルVPNによる遠隔保守など) 石油・化学 異常の検知&原因分析のための操業データ蓄積 (プライベートクラウド上でのデータ解析など) 食品・飲料 品質向上のためのプラント制御設定値の最適化 (プライベートクラウド上でのレシピ保存など) 計装・制御 工業用プロトコルによるクラウドとのデータ通信 (産業用イーサネット, OPC UAによる通信など) 48
  49. 49. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 49 Industry4.1J実現に向けて協業したいパートナー(例) 業種 共同検討テーマ(例) エンドユーザー (メーカー等) ・クラウドの用途(ユースケース)検討 ・実証実験モデルの評価・実用性の評価 システム インテグレーター ・お客様への共同提案 ・システムの設計・構築・運用 パッケージソフト ベンダー ・クラウドとパッケージソフトのセット提供 ・クラウド上でのSaaS提供モデル 組込デバイス ベンダー ・ハードウェアベースの強固な認証方式 ・標準プロトコル(OPC UA等)対応ASICの開発 通信モジュール ベンダー ・NFV/SDNサービスと連携するデバイス ・デバイス設定/管理の自動化 そのほか各業界の皆様から ご意見/ご要望/ご提案を お待ちしています
  50. 50. Copyright © NTT Communications Corporation. All rights reserved. 50 ご清聴ありがとうございました。 Industry4.1Jなどの構想を実現していく 協業パートナー企業を募集しています。 本セミナーの内容に興味を持たれた方は お気軽にご連絡くださいませ。 takashi.horikoshi@ntt.com

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