Node-REDをIoTビジネスに適用するために苦労した３つの話【Node-RED Con Tokyo 2019】

富士通株式会社
ネットワークサービス事業本部
IoTビジネス事業部ソリューション部
中島智弘
3-B
Node-RED Con Tokyo 2019
Node-REDを
IoTビジネスに適用するために苦労した３つの話
Copyright 2019 FUJITSU LIMITED0

自己紹介：登壇者について
名前：中島智弘 @piyonakajima
Android関係の開発
⇒製造業・Mobilityに関連する
IoTビジネスの企画・開発
Node-RED UG勉強会 2018 年末LTパーティ発表
「Node-REDのノードを作ろう！」
Node-RED UG勉強会 Vol.8発表
「Node-RED×Android内蔵3軸加速度センサでモーションセンシング」

「Node-RED×Android内蔵3軸加速度センサでモーションセンシング」
前回発表

去年のアドベントカレンダー22日目担当してました
非同期で流れてきた別々のJSONを１つにまとめる
https://qiita.com/piyonakajima/items/030a772b018d5159891b
Copyright 2019 FUJITSU LIMITED
日頃から公私問わず
Node-REDにお世話になっています。
3

みなさんどれでしょうか
Node-RED使ったことがあるという方
Node-REDのノードを作って公開したことがあるよ！という方
Node-REDのノードを作ってみたいな・・・と思っている方
Node-REDお仕事で使っているよ！という方
Node-REDお仕事で使ってみようかな・・・と思っている方
今日は富士通がビジネスで
Node-REDを使って良かったこと大変だったことをお話します。
4

Node-REDと私
2015年
今の部署へ配属
IoTビジネスの立ち上げ
Googleトレンド
5

自社サービス紹介
エンタープライズ用途における大量データの収集蓄積・検索を簡単に実現
HTTP/MQTT両方使える
プロトコル変換：MQTTで送ったデータをHTTPで取り出すことも可能
きめ細やかなアクセス制限が可能
これにより、簡単な画面操作でデータを複数企業で利用できる
FUJITSU Cloud Service for OSS IoT Platform

Node-REDと私
2015年頃
社内のハッカソンにて
Node-REDの存在を
初めて知る
2015年
2017年頃
エッジコンピューティングへの期待
社内にてNode-REDを
活用する流れが高まる
Googleトレンド
7

2017年Node-REDを取り巻く富士通の環境・・・
ドラッグ＆ドロップでIoTシステムのプログラムを作れるOSS
社内外いろんな現場でPoCや商用で活用される
本格的にＮｏｄｅ－ＲＥＤを触るようになる

豊富なライブラリが存在！
Node-RED Libraryには3000を超えるノードが公開https://flows.nodered.org/
自分達のサービスと繋げるノードを作りたい！

豊富なライブラリが存在！
Node-RED Libraryには3000を超えるノードが公開https://flows.nodered.org/
自分達のサービスと繋げるノードを作りたい！
当時Node.js未経験
どうやって作ったらよいか・・・？

ノードの作り方を公式サイトで勉強

Node-RED用ノードを公開！！

Node-RED用ノードを公開！！
センサデータの登録と検索ができるノードを開発
MQTTで登録された温湿度をHTTPで取り出して可視化する例を作成公開
最近もっと簡単に作れる
Node-REDのノード開発容易化ツール
Node Generator があります！
（作りたい人は要チェック!!!!）
https://www.slideshare.net/BMXUG/noderednode-generator

Node-REDと私
2015年頃
初めて知る
2015年
2017年頃
2018年
自社サービスと繋がる
ノードを開発
2018年～
自社の様々なサービスにおいて
Node-REDを活用するように
14

本日ご紹介するNode-REDを使った自社サービス
2015年頃
初めて知る
2015年
2017年頃
2018年
ノードを開発
2018年～
ＩｏＴデータ収集Platform「IoT Platform」
製造業向けPlatform 「COLMINA ／COLMINAエッジ」
大規模IoTデータ活用基盤
「ダイナミックリソースコントローラー」
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2015年頃
初めて知る
2015年
2017年頃
2018年
ノードを開発
2018年～
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富士通の製造向けIoTソリューション: COLMINA
COLMINA コルミナ COLlaborative Monozukuri INnovation Agent
ものづくり全般に関わる業務システムやノウハウの連携、さらに企業間でのサプライチェーン
連携などを実現します
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クラウド、エッジの役割をお客様要件にあわせて最適に組み合わせる
「COLMINAエッジリソースコンピューティング」
エッジ
アプリ
COLMINA Platform
ハイブリッド型
クラウド中心型
エッジ中心型
 リアルタイム性、秘匿性重視
 大量データ処理
 低遅延
 エッジでは軽微なデータ整形
 クラウド側アプリでデータ活用
 クラウド、エッジによる
役割に応じたデータ処理
 必要なデータのみ連携
COLMINA
データモデル
COLMINA
データモデル
COLMINA Edge
クラウドとエッジ双方にNode-REDを採用
様々なサービスと連携・製造業現場における様々なデータを加工・マッピングする仕組を構築
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ＣＯＬＭＩＮＡエッジにて実際に起きた問題
データ投入データ出力
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ＣＯＬＭＩＮＡエッジにて実際に起きた問題
データ投入データ出力
数が一致しない！？
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データの神隠し
TCPでつながる
アプリ
原因
公式ノードは
TCP張りっぱなし
後段に接続するサービスは
受信後都度切断
切断後、エラーを吐かずにデータが消失...
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データの神隠し～対策編～
TCPでつながる
アプリ
22

データの神隠し～対策編～
TCPでつながる
アプリ
ＴＣＰノードの
接続状態を手前で確認
delayで再接続を待つ
データがすべて正しく送られるようになった！
23

他にも・・・
性能問題
Node.jsはシングルスレッド
自作ノードにて処理が大規模化すると性能劣化の原因に…
⇒実装後コードレビューにて判明＆改善
そのまま利用すると予期せぬトラブルが・・・
品質確保 ⇒ お客様が安心して利用できる環境を提供
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2015年頃
初めて知る
2015年
2017年頃
2018年
ノードを開発
2018年～
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大規模なＩｏＴシステムの悩み・・・
今後5G普及によりネットワークトラフィックは今後増える
使えるネットワーク帯域には限界があるためすべてのIoTデータを一箇所に集約できない
そのため、データを分散して格納せざるをえない

ダイナミックリソースコントローラー(DRC)
事前にエッジのデータの特徴（いつどこでどんなデータを取ったか）のみ収集
これを使って実データを検索できる仕組みを提供
DRC
[1]検索・
集約要求
②DRC検索機構
metadata request
response
現IoT-PF
①特徴データ分解・登録機構
[2]検索
[事前]データ種別・
特徴のみ送信
[3]集約対象の絞り込み、
条件提示による該当
データのみ収集
[4]該当データ送信
例）昨日X時小金井周辺にいた
赤い車の動画が欲しい
エッジに格納されたデータを効率的に収集できる
27

～デモ～
「昨日武蔵小杉の交差点
付近で過去の事故の周辺
状況を調査したい」
過去の時刻範囲を指定
自動車のドライブレコーダー
のデータが大量に存在
(約1000画像、3.5GB)
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～デモ～
さらに位置範囲を指定
データ量が減る
(31画像、85MB)
29

～デモ～
さらに画像処理で絞り込み
しぼりこんだエッジにのみ
画像処理指示を送信
データ量が減る
(2画像、0.8MB)
画像取得
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～デモ～
しぼりこんだ画像をクラウドで
詳細に分析、見える化
⇒自動運転等の改善に活用
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NICTの「IoTテストベッド事業及び地域データセンター事業に係る助成交付対象事業」に申請・採択
FUJITSU Cloud Serivce for OSS(群馬県館林市)上に環境構築
32

DRC
ダイナミックリソースコントローラーの裏側
④該当するデータのみ収集
①検索・集約要求
前処理
前処理
前処理
③前処理を指示
②どこに必要な
データがあるか判断
例）昨日X時小金井周辺
にいた
提供ＡＰＩのバックエンドの一部をNode-REDにて開発
⇒利用者のニーズを素早く反映させる狙い
富士通の提供範囲
33

一方でこんな問題も
機能が拡充されるにつれてフローが大規模化！

大規模化した時のNode-REDの悩ましい点
例外(準正常)処理の実装がたいへん
単体テストの自動化が難しい
Functionノードを多数使うとデバッグが難しい

例外(準正常)処理の実装がたいへん
例外(準正常)処理が実装しづらい
if文・for文で処理を表現する箇所を、フローの分岐・ループで表現する必要がある
→手間が多い
→フローが複雑になりメンテナンス性が落ちる

単体テストの自動化がむずかしい
テストする機能（一部のフロー）に、データを入力する＆出力されたデータをチェックするために、フ
ローを変更する必要があるため、自動化ができない
以下、具体例
【テスト対象のフロー】
【単体テスト用のフロー】
もとのフローから、テスト用
データを入力するノード
(injectノード)につなぎ変える
必要あり
出力チェックするノードも
同様に繋ぎ変えが必要
37

Functionノードを多数つかうとメンテナンスがたいへん
全てのfunctionノードのコードを対象に検索/置換ができないため、
複数ノードが読み書きする共有変数を使っている箇所の特定・変更が困難
他ノードで読み書きしているglobalオブジェクトを探すためには、ノード内のコードを１つづつ見ていくしかない
■共有変数
・msgオブジェクト
ノード間を流れるメッセージの変数
・globalオブジェクト
複数タブのフロー間で共有する変数
・flowオブジェクト
１つのタブのフロー内のノード間で
共有する変数
38

大規模化した時のNode-REDの悩ましい点
例外(準正常)処理の実装がたいへん
if文・for文で処理を表現する箇所を、フローの分岐・ループで表現する必要がある
→フローが複雑になりメンテナンス性が落ちる
単体テストの自動化が難しい
テストのためにフローを変更する必要がある(Injectノード追加、APIを立てるなど)
Functionノードを多数使うとメンテナンスがたいへん
特定のグローバル変数を探すために・・・Functionノードをひとつずつ探さなければいけない、、
今後コミュニティに貢献していきたい
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DRC
④該当するデータのみ収集
①検索・集約要求
前処理
前処理
前処理
②どこに必要な
データがあるか判断
例）昨日X時小金井周辺
にいた
Node-REDにて培った経験が商品に生きています！
商品化するにあたってはJavaで作り直しました。
商用リリース予定
富士通の提供範囲
Ａ
Ｐ
Ｉ
Ａ
Ｐ
Ｉ
40

まとめ
Node-REDを活用してIoTビジネスに適用するために苦労した３つの話をしました。
ＩｏＴデータ収集Platform「IoT Platform」
Node-REDと繋げるノードを開発各種PoC等で活用
製造業向けPlatform 「COLMINA ／COLMINAエッジ」
データが神隠しに⇒コードを解析することで対処フローを作成・回避
産業ロボットなどの様々な機器と接続・連携品質確保し安心して使える環境を提供
大規模IoTデータ活用基盤「ダイナミックリソースコントローラー」
テストベッド事業を行い、その一部をNode-REDにて開発
⇒素早い修正ができたため利用者側のニーズを製品に反映
フローの大規模化に伴う様々な問題 ⇒ 今後貢献していきたい
大規模IoTデータの収集・分析環境基盤をこれからも支援していきます。

IoT Platform紹介
エンタープライズ用途における大量データの収集蓄積・検索を簡単に実現
HTTP/MQTT両方使える
プロトコル変換：MQTTで送ったデータをHTTPで取り出すことも可能
きめ細やかなアクセス制限が可能
これにより、簡単な画面操作でデータを複数企業で利用できる
FUJITSU Cloud Service for OSS IoT Platform
ＤＲＣも商用機能として
搭載されています！

COLMINA コルミナ COLlaborative Monozukuri INnovation Agent
ものづくり全般に関わる業務システムやノウハウの連携、さらに企業間でのサプライチェーン
連携などを実現します

ダイナミックリソースコントローラー無料テストベッドのご案内
連絡先等の詳細は http://pr.fujitsu.com/jp/news/2017/02/6-1.html ご参照
ダイナミックリソースコントローラーの新機能を無料でご利用可能
DRCを利活用する部分は、お客様にて計画、対応することが前提
計画概要を提出いただき当社にて承認したものに対して提供
本テストベッドは、2016年11月14日に国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）
の「IoTテストベッド事業及び地域データセンター事業に係る助成交付対象事業」に採択された
ものです。

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