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。 IAF ( Industrial Automation Forum ) 2 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。 IAF ( Industrial Automation Forum ) 6 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。今日はこっちの話です。  SaleForce (CRM), SAPクラウド(ERP) ・・・（ビジネスアプリケーション）  Amazon Marketplace (EC) 既存のIA関連機器・システムとの情  Google Apps(Gmail カレンダーなど), iCloud ・・・（Office Suit）報連携をクラウドで行うための技術  Facebook, Pinterest ・・・（SNS）基盤を提供する。  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 動的でインタラクティブな Webページの仕組みちょっとした情報(Tips) WEB1.0の静的なWebページ Google Server ＜ユーザがリンクをクリック＞   Http リクエストレスポンス Get/Post www.host.com/dir/file?abc=1234&def=5678 file.html ファイル  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？＜ブラウザが html ファイルを解釈し画面表示＞この技術で可能になったこと。＜ユーザがリンクをクリック＞・・・インターネット 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＞  リッチで双方向のユーザ体験（UX）がWebアプリでも one way リクエスト Get www.host.com/dir/file?abc=1234&def=5678 提供できるようになった。Http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＞・・  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。 WEBクライアント  この二つが、Saasを実現するために必要だった。＜ユーザがリンクをクリック＞・・ Google Map 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。 IAF ( Industrial Automation Forum ) 12 提案するIA_cloudの概念図基幹系システム B社クラウドサービス F/Wフレンドリーインターネット IA_cloud I/F 矢印の向は、 IA_cloud センターサーバ HTTPリクエストの向きイントラネット B社DCS IA_cloud I/F 制御用LAN A社SCADA IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F IA_cloud I/F PC PLC用LAN 表示器制御用LAN フィールドバス PLC用LAN 工作機械モニタSW 制御用LAN IA_cloudの技術的基盤一般的な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 IA_cloud フィールドサーバ IA_cloud I/F PLC用LAN クラウドサービス F/Wフレンドリーインターネット IA_cloud I/F IA_cloud センターサーバイントラネットプロトコル詳細のガイドラインを作る。 // 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> // 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> このオブジェクト形式のベースを作る。 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”, “timestamp” : “20140625134500.000000+0800” , "dataObject" : { “timestamp” : “” , “ゾーン1温度” : 83.6 , “ゾーン2温度” : 76.4 , “アラームスレータス” : { “timestamp” : “” , "アラーム1" : false, “アラーム2” : false } }, “comments” : “このオブジェクトに関する説明“ // IDの付け方にルール？ //ISO8601のテキスト記述 // Object毎に、””は親と同じ // 数値の型はNumberのみ // で大丈夫か // Objectは入れ子にできる // データ型は、TEXT, Number, // Boolean しかない。 } 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。 IAF ( Industrial Automation Forum ) 17 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> IAF ( Industrial Automation Forum ) 18 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。 IAF ( Industrial Automation Forum ) 19 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 IAF ( Industrial Automation Forum ) 23 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 IAF ( Industrial Automation Forum ) 24 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  中小企業関連団体参加に興味のある方は、いずれかへメールください。  クラウドサービスのプロバイダー IA-cloudプロジェクト： [email protected]  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 IAF事務局： [email protected]  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のベンダ原則として、IAFの正会員ないしは、  PLC、温度調節器、表示器ベンダ IA_cloudプロジェクト参加条件：ユーザの情報会員であること。（暫定）  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 IAF ( Industrial Automation Forum ) 25