産業オートメーションにおける
クラウドサービスの可能性
IA_cloudプロジェクト発足について
2014年6月25日 IAFフォーラム
IAF運営委員会幹事
@bridge consulting
橋向 博昭
プロジェクトの背景と目的
背景
オフィス業務や個人コミュニケーション分野で、クラウドサービス(Saas)が多く 提供されるようになった。 企業の情報システムをオンプレミス (on-premises) ではなく、クラウドサービス で提供されたプラットフォームやコンピューティング環境を利用する事例が急 増している。(Paas,Iaas) IA分野においては、クラウド利用の動向がほとんど見られず、エンドユーザの 潜在的ニーズが満たされていない。
目的
産業オートメーション（IA）分野において、様々なIA関連の設備・機器・システ ムが保持する情報を、クラウドサービスで利用できる共通的な仕組みを構築 する。 IA分野におけるクラウドサービスを実現する、基本プロトコルとデータオブジェ クトフォーマットを規定する規格を作成する 既存のオープンで標準的な技術・規格を利用し、必要な拡張と特化を行う。IAネットワークからの
クラウドサービス利用
PCやタブレット端末上のWebブラウザやWebアプリからは、ファイア
ーウォールを介して、インターネット上のWebサーバやクラウドサー
ビスにアクセス可能である。
一般に、WebブラウザやWebアプリで利用されるHTTPクライアント通
信は、ブラックリストにない限りファイアーウォールを通過できる。
（Firewall Friendly）
業務系の情報システムのプラットフォームやインフラ自体をクラウド
サービス化するものから、個人向けサービスやSNSまで、様々なクラ
ウドサービスが既に供給されている。
しかし、
IA Systemに関連したものとしては、IA SystemのH/WやS/Wベンダの
Webサイトにアクセスし、資料をダウンロードしたり、サポートを受け
たりするものはあるが、IA関連情報のクラウドサービスやSystem間
の情報連携サービスなどは、まだほとんど存在しない。
クラウドサービスの分類
Saas：
クラウド上のアプリケーションサーバに接続し、ブラウザや
タブレット端末のHttpクライアントからその機能を利用する。
SaleForce (CRM), SAPクラウド(ERP) ・・・ （ビジネスアプリケーション）
Amazon Marketplace (EC)
Google Apps(Gmail カレンダーなど), iCloud ・・・ （Office Suit）
Facebook, Pinterest ・・・ （SNS）
Dropbox, Evernote ・・・ （personal Assitance）
Paas/Iaas：
クラウド上のアプリケーション実行環境（OS）や
Databaseを、サービスとして利用する。
Amazon: EC2, S3, DynamoDB
Google: Compute Engine, App Engine, Cloud SQL, Cloud Strage
IBM: Cloud Management service,
Oracle: Compute, Strage
IAF ( Industrial Automation Forum ) 8
今日はこっちの話です。
既存のIA関連機器・システムとの情
報連携をクラウドで行うための技術
動的でインタラクティブな
Webページの仕組み
インターネット WEBクライアント WEB1.0の静的なWebページ ＜ユーザがリンクをクリック＞ Http リクエスト Get/Post www.host.com/dir/file?abc=1234&def=5678 レスポンス file.html ファイル ＜ブラウザが html ファイルを解釈し画面表示＞ ＜ユーザがリンクをクリック＞ ・ ・ ・ one way ちょっとした情報(Tips) JavaとJavascriptは違います。 Httpはステートレス、セッション 管理には工夫が必要 これからはhtml5が標準？ Google Map Google Server WEB2.0以降のリッチなWebページ（Ajax） ＜ユーザがリンクをクリック＞ Http リクエスト Get www.host.com/dir/file?abc=1234&def=5678 レスポンス file.html ファイル ＜ブラウザが html ファイルを解釈し画面表示＞ ＜Javascript を実行＞ Httpリクエスト Get/Postメソッド url + パラメータ Httpレスポンス XMLファイル ＜Javascriptが画面表示＞ ・ ・ ＜ユーザがリンクをクリック＞ ・ ・この技術で可能になったこと。
リッチで双方向のユーザ体験（UX）がWebアプリでも
提供できるようになった。
サーバとWebクライアント間で、XMLなどのデータ交換が
可能となった。
この二つが、Saasを実現するために必要だった。
IA分野でのWebサービスの応用
DCSやSCADAがWebサービスサーバ機能を搭載する？
現在、DCS/SACDAはWebサーバ機能はサポート済み
標準I/FとしてWebサービスI/Fをサポートする価値は？
リッチ監視端末もすべてWebブラウザに出来る。でも、クラウド上にDCS/SCADAを置くわけじゃないし・・・
DCS/SCADAや産業用操作表示器、コントローラや現場
機器を取りまとめるフィールドサーバに、Webサービス
のクライアント機能を搭載すると
製造現場の様々なデータを収集・解析・保管するSaasが
提供できる。
Saasを実現するWebサービス技術
Webサービスとは、Web上で提供される情報サービ
スのことではない。
W3Cにおいては、Webサービスとは、さまざまなプラ
ットフォーム上で動作する異なるソフトウェア同士が
相互運用するための標準的な手段を提供するものと
説明されている。
技術的には
Http(s) プロトコルを利用し、
Soap、XML、JSONなどの構造化されたドキュメントを交換する
ことで、
ネットワーク上でのサービスを提供するための一連の手段。
提案するIA_cloudの概念図
フィールドバス PLC用LAN インターネット B社DCS A社SCADA イントラネット 制御用LAN 制御用LAN PC 工作機械 モニタSW 表示器 基幹系システム IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F 矢印の向は、 HTTPリクエストの向き 制御用LAN PLC用LAN IA_cloud センターサーバ B社クラウド サービス F/Wフレンドリー IA_cloud I/FIA_cloudの技術的基盤
PLC用LAN インターネット イントラネット IA_cloud I/F IA_cloud センターサーバ クラウド サービス F/Wフレンドリー IA_cloud I/F // REST-JSON の場合 POST /store-data HTTP/1.1 Host: centerserver.host.com/Content-Type: application/json; charset= “utf-8” Content-Length: nnnn <JSONデータ> 一般的なWebページの閲覧で使用さ れているAjaxと同じ仕組みを利用。 ECサイト、Googleマップなど、ほとん どのインタラクティブなWebサイトで使 っている技術。具体的には、フィール ドサーバがWebクライアントを搭載し、 http(s) POSTあるいはPUTメソッドを 使用し、収集データをsoap-Xmlや JSONで、クラウドセンタサーバへファ イアーウォールを通して送信する // OPC-UA の場合 POST /store-data HTTP/1.1 Host: centerserver.host.com/
Content-Type: application/soap+xml; charset= “utf-8” Content-Length: nnnn <soap-xmlデータ> IA_cloud フィールドサーバ このオブジェクト 形式のベースを 作る。 プロトコル詳細のガ イドラインを作る。 プロトコル詳細のガ イドラインを作る。
IA_cloudデータ連携のまとめ
Webサービスのサーバ機能ではなく、クライアント機
能を搭載したフィールドサーバやDSC/SCADA
と、それに対応したクラウド上のデータ収集／蓄積サ
ーバ
プロトコルは、OPC-UA(SOAP-XML)と、REST-JSON
基本I/FのAPIと、主要データオブジェクトの構造
を定義
PLCのリニアメモリイメージ（wordデータ配列）
タグ、ポイント、履歴データ、イベントログ
設備稼働状況、消費エネルギー・・・
ISA-95モデルに基づく上位オブジェクト・KPI
IA_cloud
JSONデータオブジェクトの例
例えば、２点の温度と警報２点の監視オブジェクトをJSONで記述すると {
“objectID” : “IDstrings”, // IDの付け方にルール？ “timestamp” : “20140625134500.000000+0800” , //ISO8601のテキスト記述 "dataObject" : { “timestamp” : “” , // Object毎に、””は親と同じ “ゾーン1温度” : 83.6 , // 数値の型はNumberのみ “ゾーン2温度” : 76.4 , // で大丈夫か “アラームスレータス” : { // Objectは入れ子にできる “timestamp” : “” ,
"アラーム1" : false, // データ型は、TEXT, Number, “アラーム2” : false // Boolean しかない。 } } , “comments” : “このオブジェクトに関する説明“ } 注：上記の「//」ような、評価対象とならないコメント行はJSONでは許されていない。理解 しやすいように挿入したもの。
IA_cloud
OPC-UAデータオブジェクトの例
{<?xml version='1.0' ?> <env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" > <env:Header> <t:transaction xmlns:t="http://thirdparty.example.org/transaction" env:encodingStyle="http://example.com/encoding" env:mustUnderstand="true" >5</t:transaction> </env:Header> <env:Body> OPC-UAの定義のxml 表記データをそのまま利用 </env:Body> </env:Envelope>プロジェクトのゴール
Industrial Automation分野におけるクラウドサービスの標準的なプロトコ
ルを定義する
OPC-UAをそのまま採用する。必要に応じて、Httpメソッド、URLやURLパラメータの使 用法、レスポンスなどUA-XML（Soap）のHttpバインディングの詳細について定義す る。 REST-JASONをベースとし、Httpメソッド、URLやURLパラメータの使用法、レスポンス などの詳細について定義する。
Industrial Automation分野におけるクラウドサービスの標準的なデータオ
ブジェクトの構造を定義する
データオブジェクトの基本構造（ベースクラス）を定義する IA分野の基本情報のデータオブジェクト構造を定義する。（タグ、ポイント、A&E、履 歴データなど） ユーザ視点でのいくつかのユースケースを想定し、それぞれのケースで必要なデ ータオブジェクトを定義する。 IAS-95、ISO-22400（KPI）を参照し、より抽象化されたオブジェクトの記述に挑戦する。
IA_cloud 仕様を実装する、レファレンス実装を行い、オープンソースとし
て提供する。
プロジェクトの参照規格
プロトコル
OPC-UA
Soap, WSDL, WS-addressing, WS-security ・・・・
REST-JSON
ECMA-404, RFC-4627 ・・・
データオブジェクト構造
ISA-95
ISO-22400
OPC-UA
プロジェクトの運営と構成
TBD
年内に基本仕様の作成を終え、2015年の秋に実証
デモ展示を目指しリファレンス実装を行う。
早急にプロジェクトキックオフを行い、詳細を決定。
必要に応じて分科会などを設置し、並列的に作業を
開始したい。
ユーザニーズを取込むために、ユーザの参画とヒア
リングなどを実施
プロジェクトメンバを募集
エンドユーザ PA,FAのエンドユーザ 中小企業関連団体 クラウドサービスのプロバイダー 独自のクラウドサービスや類似のサービスの事業展開を実施しているベ ンダ 今後の事業展開を検討中のベンダ IA分野のSIer 、S/Wベンダ、H/W ベンダ DCS/SCADAのベンダ PLC、温度調節器、表示器ベンダ IA 情報端末ベンダー IA機器のフィールドサーバやゲートウエイの開発・供給ベンダ iOS, Android 端末用のPLCモニタアプリやSCADAアプリの開発・供給ベンダ
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