TND6221/D 産業用IoTテクノロジ導入の課題

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TECHNICAL NOTE

TND6221/D

IoTテクノロジの

モノのインターネット

(IoT)

は、、に するさまざまなテクノロジの がした

としてされたものです。ワイヤレスとセ

ンシングがきくし、、、パワー

・マネージメントの!デバイスによるサポートも&

'されたため、コンシューマおよびの*+

で

IoT

の,-い.を/する0がいました。こ ののは、に

IoT (IIoT)

を1するこ とです。この+を2づける34への567と8 96:について !します。さらに、

IIoT

システム の"と#を$う%にエンジニアが&'するさま ざまな()?*の+,し、それらの-*を@.する ための を !します。

キーワード：

IoT

、

IIoT

、

IDK

、クラウド・データ、

SaaS

、

IaaS

、

PaaS

、セ ンサ、アク チ ュ エー タ、

、 IoT

オペレーティング・システム、

IoT

プロト コル、

LPWA

、

SIGFOX

はじめに

/アナリストL Market & Markets

は、

2022

ま でにM/の

IIoT

89はN

1950

OドルPQに0する と1Rしています。このようなS2を1する3T は4UくVWしますが、53なことはLがXYの

66を$えることです。

•

よりZ7な[\]$からよりUくのSを^る

−

_8したU4のデータにアクセスしそれらを+

9する。

• :`の";や、プロセスのa<など、=>

するとコストbcやd?なefをgくhiがあ る@のjkを1AしたBCでDEにlする。

• 2FにeにmGをnぼすおそれがある:`を HIするために、op (

またはqのrHJ>

)

がs

3になる9tをよりDEにuけvる。

IIoT

を6すると、オートメーションのKx'が hであり、;iが:yします。また、Lがサ ービスをL{できる+の|、}~iの:y、

MIFN (

およびそれに€OするPQR

)

の

‚S、よりTなUƒのV、さらにはより きなW„X…のY$にもつながります。

IIoT

# の†Zを‡Sする†

[

なテクノロジとして、

、センサ、アクチュエータがあり、XYでこれ

らについて !します。

Figure 1. The Possibilities IIoT

www.onsemi.jp ネットワークされる\6

IoT

ノード4にする

r]は、r]ごとに,に<なっています。

Table 1

に、!^によるr]の3_を`します。

aもˆbなr]は、 2020

までに

500

Oノードが

\6するとしているのにlし、よりなr]は

そのBCで

200

O〜

300

Oという4‰をŠ‹していま す

(

ただし、Qcもdの

10

では

500

OまたはそれX yの4に0するとr]しています

)

。4eOŒのノー ドがQ4のうちにインターネットにされ、

そのうち

50%

PQはŽらかの^fのアプリケ ーションにしているというr]は、どれほどT かなものでしょうか。

IIoT

をサポートするUgなU

4のテクノロジがL{されています。そのh

はすでにTiされていますが、Uくはjたにk9し たlmです。その‘には、’n“のワイヤレ ス ・ プ ロ ト コ ル

(CAN

バ ス、

FieldBus

、

Hart

、

KNX

、イーサネット、

MBUS

、

PLC

など

)

とo:け ワイヤレス・プロトコルが”まれます。ワイヤレス

オプションを+fすると、-•ネットワーク

(WAN)

をカバーするp—qr

/

スマートフォン・ベー

ス

(LTE−M

や、い›nの

5G)

と、ラストマイルの

#にsした、q7Z7のtいuvwベース (Wi-Fi

^®、

LoRa t、 ZigBee

^®、

Z-Wave

^®、

BLE t )

にœできま す。

Table 1. NUMBER OF CONNECTED IoT NODES BY 2020

Organization IoT Nodes

Business Insider 24 billion

Gartner 21 billion

IDC 30 billion

Goldman Sachs 28 billion

GSMA 50 billion

Figure 2. Breakdown in Prevalence of IoT Connectivity Technologies

アクチュエータ

IIoT

は、クラウド・ベースのオートメーション・

インフラストラクチャをxyして、z!の6i'、

モータの{6、|6žなど、さまざまなメカニズ ムをリモートする をします。スマート

・ライティングやスマート・モータ{6がにな

ると、4¡iの:yや,なエネルギー£}を~じ て、U にな4をもたらします。¤えば、

Li-Fi t~¥テクノロジを¦すると、XPは~§の

スタンドアロン・アクチュエータとして¦されて いた¨とのインタフェースをできるようにな ります。

センサªgに、)]を~じてキャプチャしたデータは、

Z7なシステム.を$うのに53な¬­をた します｡さまざまなセンサ・テクノロジを®の

IIoT

.ででき、‚5な~¯°が^られます。¤え ば、プロセスをƒしている9tの„x

(

プロ セスが…§に6žしていることをo†するため

)

、

‡ˆなN„±における²³´と‰x

( aのŠž

‹_ŒをできるW„であることをTŽするた

め

)

、またはNボイラの¶·から¶される¯

に¸める‘’'‹の“7を¹げることができま す。エンジニアリングXºの+では、qの

^fのセンサをUgな»で6することができ、

これらのセンサも

IIoT

|‹”•のhとして+fす ることがhです。ビル・オートメーション+で は、u6“•º–デバイスを¦してモーション—

を$い、z!や˜¼の、またはセキュリティ

で6できます。ヘルスケア+では、センサ

・テクノロジを4して™š‰などの!^パラメー タをリモート›œすることができます。これによ り、¾cがžやŸ tで¡やすBNがu¢され、

¾cの;6の£が,に¤¿されます。

センサネットワークでは、アクチュエータを

&する9Àに“べて、ノードの¥¡q7が

,に£}されるhiがKくなります。したがっ て、バッテリ6žノードが.のU4を¸めるこ とがrFされます。Uくのアプリケーションが¦§

Áで.されたセンサを¦する

(

したがって､RF バッテリ©のために9にエンジニアをª«する とコストKになる

)

ため､‡ˆな

IIoT

.にとって､

このiの53iが†!されることになるでしょ う。¬–インタフェースの¥¡q7と­³が、

バッテリÃÄにきなmGをnぼすhiがありま す

(

そのため、

BLE

やqの®Å¥¡q7

RF

プロトコ ルがÆましいとえられます

)

。¯°によっては、q

±?*にlするためにエネルギー・ハーベストを

して、バッテリをなくすことができます。

IIoT

!の"#

IIoT

ハードウェアƒに²>する9Àは､バッテリ6

žにÈう³にcえて、qにも!ノードのqɂ´

に_が-されるhiがKくなります。U4のノ ードの.はhʵËコストのÅYをˆÌします。

また、¦hなスペースも_されます。このよ うな3Tから、

IIoT

ノードが4できるマイクロプ ロセッサやメモリ・リソースが³される9ÀもÎ なくありません。したがって、¶·はÐ+なを

¸¹せずにできるだけѓ'するs3があります。

クラウド・サービスとサポート・インフラストラクチャ

IIoT

のデータとº»にとってクラウドはÒh

¼な†½になります。コンシューマ IoT

の+では、

キャプチャされクラウドに¾¿されるデータは、

ユーザのÕWなしにマーケティング+9などを$う のにs3となる9Àがあります。これとはlz に、

IIoT

ベースのデータ

( プロセスやÖ ×

ØÙにするものなど

)

は、À§にÚ×なVÛ きのYで、データtÁcの܎を^てVするs3 があります。

スパイ

によるÂv、ハッキン グ、さらにテロ66のhiをÅ}するには、ÝÞ

なoÃサービスをßËするs3があります。この

ようなサービスとして、

SaaS (software as a service)

ベ ースと

PaaS (platform as a service)

ベースがえられま す。

Figure 3. Itemization of Service Offered per Category [Source: VentureBeat]

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IoT/IIoT

サービスのàyは、ハードウェア‘Éと

‘ÉをÀわせたÄÅをはるかにy‚るだけでな

く、S2ExもEくなっています

(Figure 4

áz

)

。Q

,するように、 IIoT

89にサービスをL{しようと

)Æしているハードウェアおよびクラウド・サービ

ス・プロバイダは、それぞれがãÇäÈをåつ”•

にのみÉ7しています。このようなæ:は、ハード ウェアとソフトウェアそれぞれの"プロセスにœ

々にvりÊむs3が;じるため、

IIoT

テクノロジの ßËにçmGをnぼします。WŠËとなっている サイロèつまりÌ­りアプローチを、,にaÍ するs3があります。/にs3なのは、Š3な*

の3‘にléしすべてをÝÞするソリューション

です。それによって、ハードウェア・エンジニアが

ê+なサポートを^られるとªBに、ソフトウェア

"cはそのハードウェアにするクラウド・ベ

ースのアプリケーションを"することができま す。もうひとつの—ÎeÏはハードウェアЯのU

giです。W、ë߯ベンダはÑシングル・ボ

ード"ソリューションにRのセンサ・セットと

~¥を¸¹して{Òしています。この¶Sで

は、エンジニアがアプリケーションのRÓìにÀ わせて、システムをas'するÐÁはほとんどÔっ ていません。よりÕ7なÖí×は、!^センサ、

アクチュエータ、~¥で¶Sされた-­なオプ ションからasなものをÖíし、%にs3なもの だけをØcできる、ÙÚiのKいプラットフォーム です。

Figure 4. Comparison of Projected Revenues Relating to Services with Rest of IoT Ecosystem [Source: ABI Research]

オン・セミコンダクターの

IoT

!4キット

(IDK)

オン・セミコンダクターはïðより、

IoT/IIoT "

のハードウェア3‘とソフトウェア3‘のpがと れていない¯°にlして、ŽらかのlÛをÜじるs

3があることをŽÝしていました。オン・セミコン

ダクターのäÈスタッフにこのギャップをñめる¬

­、すなわち、i£の<なる*の+をカバーす るソリューションを89にL{する、という¬­が òえられました。このは、クラウド・ベースの ソフトウェア"にするAÝが~くないハードウ ェア・エンジニアにlして、クラウド・ベースのサ ービスへのアクセスをhにするÞßのソリューシ ョンをL{するとªBに、xàをáんだÊみâみソ フトウェアのエキスパートにlして、œのクラウド

・サービス・プロバイダへのóり©えÛlやãÐサ ービスのj‡"をhにするÛlをL{すること です。

このようなô7のSがオン・セミコンダクター の

IoT "キット (IDK)

です。エンジニアは、ÙÚi がKくハードウェアとソフトウェアの*の3äに ê+léでき、すぐに4hな®プラットフォ ームをËÛできます。

32

ビット

ARM

^®

Cortex

^®

M3

プ ロセッサ・コアを¸¹したオン・セミコンダクター

のåæされた

NCS36510

システム・オン・チップ

(SoC)

をベースとし、À§にZでõœ'された

IIoT

システムを¶çするのにs3なすべてのハード ウェア・リソース、そしてクラウドとのインタフェ ースをTiするためのÝÞなソフトウェア・フレ ームワークをöえています。

この

IDK

ベースボードに!^ドータ・カードを

すると、è÷な~¥ (Wi-Fi

、

SIGFOX t、イー

サネット、

802.15.4 MAC

ベースの¬–にléした

ZigBee

、

Thread

の!プロトコルなど

)

、センサ

(

モーシ ョン、W„´、、øùなど

)

、アクチュエータ

(

ステッパ・モータおよびブラシレス・モータ{6に cえて、

LED

ストリング{67を#ö

)

オプション をシステムにØcできます｡これにより､ûüのs3 がなくasなテクノロジのÖíがhになります。

このハードウェアに€ýする

Eclipse

ベースのéÀ

"W„ (IDE)

は、

C++

コンパイラ、デバッガ、コー ド・エディタ、のアプリケーションライブ ラリで¶Sされています。

Carriots PaaS

を¦する と、エンジニアはクラウドとのインタフェースにs

3なをËÛでき、しかも創·iの妨げとなる

きな_は-されません。Rのアプリケーション にasな で

IDK

を¶Sできますが、ªBに&7 なセキュリティやリアルタイムŸê+9も

6できます。 IDK

はKxに(Rhなプラットフ ォームをL{します。エンジニアがシステム()の

ëを0SできるようにRìするとともに"FN

のu¢も1します。それにより、DEにシステム を.できコストZ7も,に:yします。

ON SemiconductorびON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはその のび/またはの におけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()との に!する"を# します。ON Semiconductorの$%/ の&'!(リストについては、*+のリンクからご-いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは./なしで、0123の$%の45を 6うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる7の8での$%の&9:について#;しておらず、また、お<=の$%において>?の@'や'からAじたBC、

に、DE、FE、GHなIJなどKLのIJに!して、いかなるBCもMうことはできません。お<=は、ON SemiconductorによってNOされたサポートやアプリケー ションSTのUVにかかわらず、すべてのWX、YZ、[\:の]^あるいは_の`aをbむ、ON Semiconductor$%を'したお<=の$%とアプリケーションについてK LのBCをMうものとします。ON Semiconductorデータシートやd=1にeされるfg:のある「_」パラメータは、アプリケーションによってはkなることもあり、lm の:gもnFのopにより4qするfg:があります。「_」パラメータをbむすべてのrパラメータは、ご'になるアプリケーションに@じて、お<=のstuvw においてxyz;されるようお{い|します。ON Semiconductorは、そのやそのの"の+、いかなるライセンスも}しません。ON Semiconductor$%は、A~

€‚や、いかなるFDA (ƒ%„…%†)クラス3の„‡ˆ‰、FDAがŠ‹しないŒにおいてŽKもしくはのものとyされる„‡ˆ‰、あるいは、‘’への“”を!(

としたˆ‰における•]–%などへの'を—˜した™šはされておらず、また、これらを'!(としておりません。お<=が、このような—˜されたものではない、fさ れていないアプリケーション'にON Semiconductor$%を›œまたは'した9、たとえ、ON Semiconductorがその–%の™šまたは$žにŸしてp があったと¡¢され たとしても、そのような—˜せぬ'、また£fの'にŸ¤した¥¦§から、DE、¨はFEにAじるすべてのクレーム、ª'、IJ、oª、および«¬­®などを、

お<=のBCにおいて¯°をお{いいたします。また、ON Semiconductorとその±²、³²、 、Ÿ¤ 、´µ¶に!して、いかなるIJも·えないものとします。

ON Semiconductorは¸'ˆ ¹§/º»¼½¸'¡です。この¾®は&'されるあらゆるWの!(となっており、いかなる¿WによってもÀÁすることはできません。

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