IoT アプリケーションのための インターシステムズ データプラットフォーム IoT アプリケーションのための インターシステムズ データプラットフォーム 概要 機械、コンポーネント、コンテナ、計測機器、乗り物、そし て人間さえもが日々、インターネットに接続されたセン サーを通して情報を送信し、指示を受け取り、さらには受 け取った情報に基づいて行動しています。インターネット に接続しているデバイスは世界中で 90 億個を超え、そ の数はさらに増加し続けています。マッキンゼー社は IoT (モノのインターネット) が及ぼす経済的影響は、2025 年 までに年間 3 兆 9000 億ドルから 11 兆 1000 億ドル になると見込んでいます。組織にとって IoT に効率的に 投資し、これをビジネス機会にする可能性は膨大です。 従来型のデータ管理テクノロジおよびプラットフォームで は、IoT アプリケーションで求められる高性能な処理能力 や規模や特有の要件などに対応することはできません。 IoT アプリケーションは、多くの場合、デバイスが非常に高 頻度で継続的に生成する大量の構造化および非構造 化データを取り込み、処理し、永続化する必要があり、同 時に、プログラミングによるインテリジェントなアクションを、 リアルタイムに実行する必要があります。 ナスダック店頭株式市場で処理される 1 日の平均取引 数は 1000 万件未満ですが、中・小都市の一般的なス マート電力メーターが毎日処理するトランザクションは 10 億を超えます。従来型のデータ管理テクノロジでは、この ようなユースケースには対応できません。 IoT アプリケーションには、IoT アプリケーション特有の高 スループットや規模という厳しい要件に対応できる、まっ たく別の種類のデータ プラットフォームが必要です。 このホワイトペーパーでは、さまざまな業界における IoT アプリケーションの使用例、条件、課題について考察し、 IoT アプリケーションの開発、実行、管理に最適な、完全 に統一された環境を提供する、実証済みの強力なデー タ プラットフォームをご紹介します。 1 “The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype” McKinsey Global Institute、June 2015、http://www.mckinsey.com/~/media/McKinsey/ Business%20Functions/McKinsey%20Digital/Our%20Insights/The%20Internet%20of%20Things%20The%20value%20of%20digitizing%20the%20physical%20world/The-Internetof-things-Mapping-the-value-beyond-the-hype.ashx 2 “The Internet of Things” McKinsey。 3 TJ McCue, “$117 Billion Market for Internet of Things in Healthcare by 2020,” Forbes、April 22,2015, http://www.forbes.com/sites/tjmcue/2015/04/22/117- billion-market-forinternet-of-things-in-healthcare-by-2020. 4 “With InterSystems, AssureNet Finds a Breakthrough Platform for Big Data, Integration, and Analytics,” InterSystems Corporation、February 2014、 http://www.intersystems.com/assets/AssureNet-Success-Story.pdf. IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P1 IoT イニシアチブは、既に多くの業界で目に見えるビジネ ス価値を提供しています。 はじめに IoT 革命は、組織にとって、ビジネスの変革、新しいサー ビスの提供、収益の増大、コスト削減、顧客満足度の向 上を図る上で、これまでにない大きな機会をもたらします。 マッキンゼー社は IoT (モノのインターネット) の経済的影 響は、2025 年までに年間 3 兆 9000 億ドルから 11 兆 1000 億ドルに及ぶと見込んでいます。 顧客の IoT 要件に対応し、効果的にサービスを提供でき るアプリケーション プロバイダにとって、極めて魅力的なビ ジネス機会です。専門家は、IoT テクノロジおよびアプリ ケーションがプロバイダにもたらす収益機会は 2025 年ま でには年間 1 兆 7500 億ドルに達すると予想しています。 医療業界だけをとってみても、IoT テクノロジ プロバイダに もたらされる機会は、2020 年までには年間 1000 億ドル を超えると見込まれています。 より多くの組織が IoT プロジェクトを開始し、新しい技術と アプリケーションが考案され展開されていき、今後数年 間に、導入および使用例の数と種類は劇的に増加する と予想されています。 IoT テクノロジは 2025 年までに年間 一般的な医療組織は、患者モニター機器や装 置など、膨大な数のデバイスからデータの収集が可能 です。医療業界の IoT アプリケーションは、治療結果の 向上とともに、組織の運営面での改善もたらします。例 えば、予防保全ではなく、履歴分析とリアルタイムの測 定に基づいた予知保全を促進します。これにより、重 要な機器の故障率を最小化でき、装置や機械の活用 率を向上させ、無駄を減らすことができます。 運輸業界では、IoT 導入は既に一般的になって おり、一部のアナリストによれば、この業界の IoT による経 済的影響は、2025 年までに 1 兆円近くに達すると言わ れています。IoT アプリケーションによって、組織はフリート マネジメントを最適化することで、遅延の最小化、燃費の 最適化、貨物のリアルタイム追跡、事故率の低減、リア ルタイムでの診断と修正、予防保全ではなく予知保全の 実現、コンテナやその他モバイル資産の活用などを可能 にします。例えばある会社では車両に搭載されたテレマ ティクスを活用して、長距離トラック輸送市場における事 故率を 87% 削減しました。世界で 2 番目の規模を誇る 輸送会社は、IoT を活用して、輸送経路を最適化し、顧 客が世界中を移動する貨物をリアルタイムで追跡できる ようにして、コストを削減を図るとともに顧客サービスの向 上を実現しています。 小売企業は、IoT を活用して、在庫管理とトレーサ ビリティをリアルタイムで可能にしました。また、買い物客 に、スマートかつ適切な商品提供やプロモーションを提示 したり、商品配置の最適化や、動的な価格設定を可能 にしています。 公共サービスおよびエネルギー会社は、スマート メーターおよびスマート グリッドを配備して、エネルギーの 供給と需要のバランスをとっています。 また、リアルタイムで価格を設定したり、サービス中断を 識別して修正を行い、接続されたデバイスをプログラム 制御で調整し、リアルタイムの状態に基づいてオンオフを 切り替えて顧客にとってのコスト節減も可能にしています。 石油・ガス業界では、沖合の石油掘削装置に数 万個のセンサーを搭載し、運用パラメータの監視、機械 の保守、システム全体の正常な稼働の確認を行ってい ます。 工場および作業現場では、IoT アプリケーションを 使用して、リアルタイム監視、予知保全によるコスト削減、 故障や作業中断の最小化、事故の防止に利用していま す。 1 兆 7500 億ドル に達する IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P2 に達する IoT アプリケーションは、今後数年で適用数が劇的に増 加すると予測され、その継続的な成長と革新の機会は 引き続き増え続けると予想されますが、多くの場合、基 盤となるプラットフォームとテクノロジの限界から、新たな 利用方法に対応できていません。例えば、石油・ガス業 界では、信頼性、効率、プロセス、ワークフローの改善に つながる分析に、収集された IoT データの 1% しか活用 されていません。IoT アプリケーション固有の要件に対応 するために設計された最新のテクノロジを使用すれば、 組織はこの課題を解決できます。 次のセクションでは、IoT アプリケーションの技術的な要 件を考察し、IoT アプリケーションに最適なインターシステ ムズのデータプラットフォームの性能について説明します。 インターシステムズのデータプラットフォームは、高度な IoT アプリケーションの開発、実行、管理を行うためのす べての機能を 1 つのプラットフォームで提供します。 インターシステムズのデータプラットフォームは、IoT 向け アプリケーションのさまざまな厳しい要件を満たす最適な 包括的マルチモデル データ プラットフォームです。この プラットフォームは、単一の一貫性のある統一した環境で IoT アプリケーションの開発、実行、維持が行える完全な プラットフォームです。高頻度かつ大量のデータ収集を 可能にする分散アーキテクチャを備え、エンタープライズ 規模のトランザクション型マルチモデル データベースの 柔軟性と永続性を提供して、異なるフォーマットのさまざ まなデバイスからデータの収集、処理、永続化が可能で す。また、SQL の完全サポート、テキスト処理、ビジネス プロセス統合、標準ベースの開発環境など、統合および イベント処理、統合された分析機能の一連の機能を備え ています。 多種多様なデバイス データおよびフォーマットの接続、 取り込み、永続化 IoT アプリケーションに関連したデータは、異なるベンダー が開発した様々な機能を持つ、異なるデバイスから生成 されるため、多くの場合は多種多様となります。基盤とな るデータ プラットフォームは、異なる種類の生データを元 のフォーマットで取り込み、処理できなければなりません。 また、多くのアプリケーションは、正常な範囲を逸脱して いることを検知、下流工程のアドホック分析、法的規制を 順守する、その他のさまざまな目的のために異種データ を元のフォーマットで保持する必要があります。 IoT デバイス / センサー データ変換 図 1: IOT アプリケーション のためのインターシステムズ データプラットフォーム イベント処理ルール プロセス統合 リアルタイム フィードバック / プロセス 最適化 アナリティクス アナリティクス マルチモデル データベース アクティブ / リアルタイム 一時的 / 予知的 SQL テキスト ダッシュボード 構造化 / リレーショナル データ 非構造化データ オブジェクト指向データ 統合レイヤ 1000 億ドル IoT アプリケーションのためのインターシ ステムズ データプラットフォーム 標準準拠の時の迅速な アプリケーション開発環境 IoT テクノロジは 2020 年まで に年当たり マイクロサービス 多次元的配列 インターシステムズ データプラットフォーム 5 “Only Ensemble Was Able to Process the High Data Volumes in Real Time,” InterSystems Corporation, November 2011, http://www.intersystems.com/assets/MSC-305dc551805b0eabf4111dc25513129e.pdf. IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P3 IoT アプリケーションのためのインターシステムズ データプ ラットフォームは、デバイスからのデータの利用とデバイス へのデータや命令の送信の両方で、さまざまなプロトコル を使用したあらゆるデバイスへの接続をシンプルに分かり やすくします。あらゆるデバイスまたはプロトコルに対する インバウンド接続、アウトバウンド接続を確実にするための 多様な機能を提供します。アダプタ ライブラリは標準的 に提供され、REST、SOAP、HTTPS など従来の業界標 準、プロトコル、テクノロジはもちろん、MQTT などの新しい IoT 専用プロトコルとの接続とデータ変換を可能にします。 また、アプリケーション開発者によるカスタム アダプタ (お よび関連するビジネス ロジック) の迅速な開発が可能で あるため、実質あらゆるデバイス、あらゆる環境をサポー トすることが可能です。 インターシステムズのデータプラットフォームの核となるの は InterSystems Caché® データベースです。これは、実 績のあるエンタープライズ規模のトランザクション型マル チモデルデータベースで、大容量のデータを処理し、受 け取るデータを最も適切なフォーマットで保管できる柔軟 性を備えています。以下はそのフォーマットの例です。 スキーマに依存しないドキュメント データ モデル： 生のデバイス データ (温度、速度など) や関連した メタデータ (タイムスタンプ、デバイス ID など） の保 存に最適で、データに対して下流工程でのアドホッ ク分析を実行する上で最大の柔軟性を提供します。 多次元配列： 任意の数の添字と共に保存できま す。 リレーショナル データ構造： 適切に構造化された データ向けです。 オブジェクト指向モデル： 複雑なデータ向けです。 データは、いったん単一の統合データ ディクショナリで記 述され、オブジェクトアクセス、ハイパフォーマンス SQL、 多次元アクセスを使用して利用できるようになります。こ れらの方法を使用し同じデータへの同時アクセスが可能 です。 頻繁に発生するデバイス データの取り込み、 処理、永続化が可能 IoT アプリケーションは、デバイスによって絶え間なく生み 出される大量のデータを処理する必要があります。数十 万、数百万件のメッセージやトランザクションを毎秒処理 しなければならない場合もあります。従来型のデータ ベースでは、このような高頻度のデータ収集には対応で きません。ナスダック店頭株式市場で実行される取引数 は一日当たり 1000 万件未満に過ぎません。一方、一 般的な小中規模都市のスマート電力メーター アプリケー ションは、毎日 10 億件を超えるトランザクションを取り込 み、処理しなければなりません。 インターシステムズのデータプラットフォームは、極めて 高頻度で取り込まれるデータを処理するように設計され ています。これは、IoT 環境に、効率的かつコスト効率良 く対応する上で不可欠な要件です。インターシステムズ は、数十年にわたり、顧客の厳しい要件と SLA (Service Level Agreement) を満たすべく、テクノロジのパフォーマ ンスと拡張性の最適化を図ってきました。 例えば、欧州宇宙機関 (ESA) は、インターシステムズの データプラットフォームを使用して、高頻度で収集される 膨大な衛星データを処理しています。アプリケーションは、 1 基の 8 コア Intel 64 ビット プロセッサ上で稼働し、１オ ブジェクト約６００バイトの多様な Java オブジェクト 50 億 件を、12 時間 18 分で取り込み、保存しています。平均 すると、１秒当たり 11 万 2 千のオブジェクトを処理してい ます。 インターシステムズのデータプラットフォームは、ハイレベ ルでの同時アクセスと膨大なデータ量を処理します。オ ンプレミスおよびクラウド運用の両方で水平方向の拡張 が可能で、柔軟な運用の選択肢を顧客に提供します。 水平方向の拡張では、データはノード間で共有され、高 度に最適化されたキャッシング プロトコルを使用して利 用可能であり、これによりトランザクションの機能と整合性 を保ちながら、ノード間のデータ共有を可能にします。 多様な異種データを統合し、高度な分析を実行し、自 動化されたリアルタイムのワークフローを実行 基盤となるテクノロジ プラットフォームは、すべての要約さ れていない過去のデータに対してあらゆる種類の分析が 可能でなければならず、さらに、アナリストやデータ サイ エンティストが、デバイス データや外部データ セット間の 相関関係を識別できる必要があります。これにより、分析 によって得られた情報をプログラムされたワークフローにリ アルタイムに統合し、ビジネス プロセスや重大なジャスト インタイム アクションの実行が可能になります。 また、調査によれば、IoT アプリケーションがもたらすビジ ネス価値の 40% から 60% が多様な IoT アプリケーショ ンおよびシステム間の相互運用性によることがわかって います。この価値を実現するには、強力なワークフローと 複合アプリケーション構築機能だけでなく、異なるソース のデータを組みわせて相関付け、様々なデータ セットに 埋もれている潜在的な洞察を引き出すことができる強力 な統合機能が必要です。 6. “European Space Agency Chooses InterSystems Caché Database for Gaia Mission to Map Milky Way,” InterSystems Corporation, http://www.intersystems.com/library/library-item/european-space-agency- chooses-intersystems-cachdatabase-for-gaia-mission-to-map-milky-way/. IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P4 インターシステムズの データプラットフォーム は、データベース内の 構造化データおよび非 構造データに対してク エリの実行と、アドホック 分析開発では、グラフィ カルなドラッグアンドドロップによる優れた操作性を提供し、 オブジェクトの種類に関係なく、データに対して一貫性の ある統一したアクセスを可能にします。複雑なオブジェク ト データ構造に対して極めて高速にクエリを実行し、一般 的にリレーショナル データベースの速度を大きく上回りま す。マルチモデル データベースならではのパフォーマン ス面の利点に加え、ビットマップ インデックス テクノロジが クエリパフォーマンスをさらに向上させています。 主な機能は以下のとおりです。 また、アナリストおよびデータ サイエンティストは、R や Python など、任意のデータ分析ツールを使用して、デー タ セットにおけるパターン、傾向、相関関係を識別するこ とができます。結果として得た洞察やアルゴリズムをグラ フィカルなモデリング環境を使用して、リアルタイムのビジ ネス プロセスに組み込むことができます。さらに、特定の 条件に合致したときにプロセスやアクションを開始するこ とができます。データプラットフォームは、リアルタイムのプ ログラミングによるワークフローの作成と管理のための包 括的な機能を提供しており、データベースと同じエンジン でデータの近くで実行されるため、高性能を実現します。 また、データのパターンおよび異常をリアルタイムで検出 できるため、プログラミングによって、修正アクション、プロ セス、アラート発行を即座に開始できます。 俊敏性 メッセージングおよびイベント処理 グラフィカル モデリング環境を備えたビジネス ルー ル エンジン ビジネス プロセス統合と管理 自動的および人的ワークフローをサポートする、適 応性に優れたワークフロー エンジン インターシステムズ アプリケーション内、および外部 アプリケーションで利用 (あるいは再利用) するため の複合アプリケーション開発 グラフィカル ダッシュボードやアラートなど、ビジネス アクティビティの監視 リアルタイム ビジネス インテリジェンス (データ モデ ルのドラッグアンドドロップによる作成、リアルタイム ダッシュボード、トランザクション アプリケーションで 情報に基づいてリアルタイムでアクションを起こす機 能など) ビジネス プロセスおよびシステム パフォーマンスの リアルタイムでの可視化といった、エンドツーエンド 管理 テクノロジ プラットフォームは、俊敏で開発者にとって使 いやすいことが重要です。組織が新しいアプリケーション を迅速に開発、導入することができ、要件やビジネス ニーズの変化に応じてアプリケーションを容易に再利用 できるものが求められます。 インターシステムズ データプラットフォームは、IoT アプリ ケーションの開発、実行、維持のための単一の統一した環 境を提供します。複数の異なるツール、製品、オープン ソース プロジェクトを学び、使用し、統合するために要する 時間と労力を排除します。 また、一般的に使用される Eclipse 統合開発環境への プラグインを提供しているため、IoT アプリケーションの迅 速かつオープンな開発を実現します。 そして最後に、データプラットフォーム は、柔軟な運用オ プションを提供しており、クラウド運用、オンプレミス運用 の両方をサポートしています。 実績 車両、船舶、工場、交通システムにおけるデバイスの監 視と制御など、多くの IoT アプリケーションの故障や停止 は、極めて深刻な影響が生じます。そのため、基盤とな るデータ プラットフォームは、高可用性と最小のダウンタ イムを備えた、ミッション クリティカルな環境で実証済み であり、かつ成功の実績が求められます。 インターシステムズの技術は、35 年以上にわたって、世 界中の極めて重要なアプリケーションの多くで基盤となる エンジンとして使用されています。医療、金融サービス、 行政、その他人々の生活で重要な役割を担う業界で、 世界中の数百万の人々が、インターシステムズのテクノ ロジの性能、拡張性、統合、パフォーマンスに依存してい ます。 IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P5 顧客事例 ナバンティア社 (造船) スペインの海軍向け大手造船会 社、ナバンティア社は、次世代の 船舶管理システム、統合プラット フォーム管理システム (IPMS) を 開発、導入して自社の差別化を 図っています。同社の IPMS の要となるのが、IoT ソフト ウェア アプリケーション、COMPLEX であり、同社とその開 発パートナーである Arisnova 社が インターシステムズの データプラットフォーム を使用して構築しました。 COMPLEX は、船舶の制御と監視などの標準的な機能 を、ダメージ コントロール、保守、船上訓練などの高度な 機能と統合しました。 ナバンティア社は、従来型のリレーショナル データベース と SCADA システムに代わるものとして インターシステム ズ に注目しました。より複雑なデータ モデル、より柔軟な アーキテクチャ、より高速なパフォーマンスを IPMS に提 供するためです。IPMS は、多様なセンサー、船舶設備、 システム関係、プロセス ワークフロー、多種の情報 (静的、 動的、リアルタイム、アクティブ、履歴など) に対応しなけ ればならないからです。 インターシステムズのデータプラットフォームを基盤に構 築された COMPLEX は、65,000 件の異なる信号を管理 しています。また ナバンティア社は、追加の IPMS プロ ジェクトで開発期間を 80% 短縮できました。これは、強 力にアプリケーション再利用ができるためです。 ビジネステクノロジ コンサル ティング AG 社 (エネルギー) オプタラート社 (運輸) 2012 年エネルギー効率化指令 が採択され、欧州連合 (EU) が 2020 年までに 20% のエネル ギー消費削減という目標を達成するための拘束力のあ る一連の対策が確立されました。この指令のもと、すべ ての EU 加盟国は、生産から最終的な消費までエネル ギーをより効率的に使用することが求められています。 負荷変動率、負荷コース取得、エネルギー消費の可視 化を行うことで、消費者は、エネルギー消費のパターンを 制御し、エネルギー使用量を削減するための意識が高 まっています。 この指令を順守するには、膨大なデータのインテリジェン トな処理が求められました。例えば、ドイツのボーフムの ような中規模都市の場合、一般的な電力メーターが 240,000 件あり、15 分ごとに計測して 960,000 セット のデータが生み出され、それらを処理して、タイムスタン プなどのメタデータとともに保管、蓄積することが必要で す。密度や集計など、時系列での計算も求められてい ます。 ビジネステクノロジ コンサルティング AG 社(BTC AG) は、 インターシステムズのデータプラットフォーム を使用して 高度なメーター管理システムを導入しました。時系列 データを毎秒 12,000 件のペースで処理し、2 回実行す るごとに一時停止します。 疲労は、特に、道路輸送や鉱業 において、労働災害の主な原因 となっています。オーストラリア政 府の統計によると、大きな衝突事 故による保険金請求の半数以上 に疲労が関係しており、露天採掘業界で発生しているト ラック輸送時の事故のほぼ 3 分の 2 が運転者の疲労に 直接係わっています。 オプタラート社は、疲労管理技術における世界的なリー ダーであり、同社は、インターシステムズのデータプラット フォームを使用して、運転者の目とまぶたの動きを追跡 することで事故率を低減しています。アプリケーションの 開発にあたり同社が直面した主要な課題は、収集した データの膨大な量でした。目の動きやその他の事象 (車 両のエンジンのオンオフなど) に関する生のデータを記録 するために、一時間当たりユーザーごとに約 2MB のスト レージが必要です。この数字は、貨物室の温度や標高 などの追加情報が将来記録されることになるとさらに増 えることが見込まれました。車両間でライブ データ フィー ドをやり取りすることで、アプリケーションは、運転手が疲 労するとリアルタイムでアラートを生成できます。オプタ ラート社は、インターシステムズのデータプラットフォーム が現在の要件と規模に適切に対応できるだけでなく、ア プリケーションを継続的に開発、成長させることで、将来 的に増加するデータ収集率やストレージ要件にも引き続 き対応できると確信しています。 IoT アプリケーションのためのインターシステムズデータプラットフォーム P6 結論 IoT は、組織にとってこれまでにないビジネスの 変革のチャンスをもたらします。しかし、従来型の データ管理テクノロジおよびプラットフォームで は、IoT アプリケーションに関わる高スループット や規模など固有の要件に対応できません。 IoT アプリケーションのためのインターシステムズ データプラットフォーム は、IoT アプリケーションに 最適な、包括的かつ実証済みのマルチモデル データ プラットフォームです。高性能な IoT アプリ ケーションを単一の一貫性のある統合した環境で 開発、実行、維持するために必要なすべての機 能を提供する完全なプラットフォームです。膨大 なデータ収集頻度と量をサポートできる分散アー キテクチャを備え、エンタープライズ規模のトラン ザクション型マルチモデル データベースの柔軟 性と永続性を提供して、異なるフォーマットのさま ざまなデバイスからデータの処理を可能としま す。また、SQL のフルサポート、テキスト処理、標 準準拠の開発環境など、統合およびイベント処理 機能、統合された分析機能など一連の機能を備 えています。 詳細については、 www.intersystems.com/jp/IoT を 参照してください。 インターシステムズジャパン株式会社 〒160-0023 東京都新宿区西新宿 6-10-1 日土地西新宿ビル 15F Tel: 03-5321-6200 InterSystems.com/jp/ © copyright 2016 InterSystems Corporation. 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