産業用 IoT (IIoT) の概要

産業用 Iot

Microsoft Azure の産業用モノのインターネット (IIoT) は、Azure クラウド マイクロサービスと Azure IoT Edge モジュールのスイートです。 Azure 産業用 IoT によって、クラウドの威力が産業と製造の現場に統合されます。 Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) など、業界標準のオープン インターフェイスが使用されている Azure IIoT を通じて、資産やセンサー (既に製造施設で稼動しているシステムも含む) からのデータを Azure クラウドに統合することができます。 データをクラウドに置くことで、そのデータをビジネスや産業における斬新なプロセスを開発するためのフィードバックとして、より迅速かつ柔軟に使用できるようになります。

Azure を使用して産業用資産を検出、登録、管理する

Azure Industrial IoT プラットフォームを使用すると、工場のオペレーターは、製造施設のネットワーク内の OPC UA 対応サーバーを検出し、Azure IoT Hub に登録できます。 運用担当者は、世界中のどこからでも工場現場のイベントをサブスクライブし、それに対処できます。 Azure IIoT を使用すると、アラートやアラームを受け取り、リアルタイムでそれらに対処できるようになります。

Azure IIoT には、現場の OPC UA システムに接続するマイクロサービスのセットが用意されています。 マイクロサービスの REST API には、OPC UA システムの機能が反映されています。 REST API を使用すると、クラウド アプリケーションで、OPC UA サーバーのアドレス空間を参照したり、OPC UA ノードの値を読み書きしたり、OPC UA のメソッドを実行したりすることができます。 工場の現場のコンポーネントは、Azure IoT Edge モジュールとして実装されます。 クラウド マイクロサービスは、REST インターフェイスを備える ASP.NET マイクロサービスであり、マネージド Azure Kubernetes Services で、または Azure App Service においてスタンドアロンで実行されます。 Azure IoT Edge モジュールと Azure IIoT クラウド サービスは、Microsoft Container Registry (MCR) でビルド済みの Docker コンテナーとして利用できます。

エッジ モジュールとクラウド サービスは密接に連携しており、一緒に使用する必要があります。 Azure IIoT に用意されている使いやすいデプロイ スクリプトを使用すると、1 つのコマンドでプラットフォーム全体をデプロイできます。

REST API は、その公開されている Open API 仕様 (Swagger) を通じて、あらゆるプログラミング言語から使用できます。 OPC UA をクラウド管理ソリューションに統合するとき、開発者は、そのスキル、関心、アーキテクチャの選択に適したテクノロジを自由に選ぶことができます。 たとえば、アラームやイベント ダッシュボード用のアプリケーションを開発するフル スタックの Web 開発者は、OPC UA SDK、C、C++、Java、C# に習熟しなくても、イベントに対応するロジックを JavaScript や TypeScript で記述できます。

証明書と信頼グループを管理する

OPC UA クライアントと OPC UA サーバーの間の通信にセキュリティを確保するために、製造施設の機械や制御システムの OPC UA アプリケーションの証明書と信頼リストが Azure Industrial IoT によって管理されます。 これによって、サーバーと通信を行うことのできるクライアントが制限されます。 秘密キーの保管と証明書の署名は、ハードウェア ベースのセキュリティ (HSM) をサポートする Azure Key Vault を利用して実現されます。

産業用 IoT のコンポーネント

Azure IIoT のソリューションは、特定のコンポーネントから構築されています。

  • 少なくとも 1 つの Azure IoT Hub。
  • IoT Edge デバイス。
  • 産業用エッジ モジュール。

IoT Hub

Azure IoT Hub は、IoT アプリケーションとそれによって管理されるデバイスとの間で行われる安全な双方向通信のための中央メッセージ ハブとして機能します。 これは、オープンソースの SDK と複数のプロトコルをサポートするオープンで柔軟な、サービスとしてのクラウド プラットフォーム (PaaS) です。

産業データやビジネス データを IoT ハブに集約することで、データを安全に保管し、そのデータに基づいてビジネス分析や効率分析を行い、それからレポートを生成することができます。 組み合わされたデータは、Microsoft Azure サービスやツール (Azure Stream Analytics など) で処理することも、Power BI などの選択したビジネス インテリジェンス プラットフォームで視覚化することもできます。

IoT Edge デバイス

エッジ サービスは Azure IoT Edge モジュールとして実装され、オンプレミスで実行されます。 クラウド マイクロサービスは、REST インターフェイスを備える ASP.NET マイクロサービスとして実装され、マネージド Azure Kubernetes Services で、または Azure App Service 上でのスタンドアロンで実行されます。 当社では、Microsoft Container Registry (MCR) に事前に構築された Docker コンテナーを提供することにより、エッジ サービスとクラウド サービスの両方で、この顧客向け手順を削除しました。 エッジ サービスとクラウド サービスは互いを適用しているので、一緒に使用する必要があります。 また、1 つのコマンドでプラットフォーム全体をデプロイできる、使いやすいデプロイ スクリプトも用意されています。

IoT Edge デバイスは、IoT Edge ランタイムと IoT Edge モジュールで構成されています。

  • "Ege モジュール" は、OPC Publisher や OPC Twin など、評価の最小単位である Docker コンテナーです。
  • "Edge デバイス" は、このようなモジュールのデプロイに使用され、クラウド内の OPC UA サーバーと IoT Hub の間の仲介役として機能します。

産業用 IoT Edge モジュール

  • OPC Publisher: OPC Publisher モジュールは、OPC UA サーバーのシステムに接続し、これらのサーバーから Azure に、JSON でエンコードされた利用統計情報を OPC UA "Pub/Sub" 形式で発行します。 OPC Publisher は、2 つのモードで実行できます。
    • 産業用 IoT クラウド マイクロサービスと組み合わされ、それによって制御される (オーケストレーション モード)
    • 産業用 IoT クラウド マイクロサービスなしで動作できるようにローカル構成ファイルによって構成される (スタンドアロンモード)
  • OPC Twin: OPC Twin モジュールによって、クラウドから、ファクトリ ネットワーク上の OPC UA サーバー システムに接続できるようになります。 OPC Twin は、産業用 IoT クラウド マイクロサービスによって公開される REST API を介して OPC UA サーバー システムへのアクセスを提供します。 OPC Publisher とは対照的に、OPC Twin では、スタンドアロン モードでの動作 (モジュールのみ) はサポートされていません。 OPC Twin モジュールは、産業用 IoT クラウド マイクロサービスと組み合わせて使用する必要があります。
  • Discovery: Discovery モジュールは、産業用 IoT クラウド マイクロサービスと組み合わせることによってのみ動作します。 Discovery モジュールは、OPC UA サーバー システムの検出を実装し、結果を産業用 IoT クラウド マイクロサービスに報告します。 OPC Publisher とは対照的に、Discovery モジュールでは、スタンドアロン モードでの動作 (モジュールのみ) はサポートされていません。 Discovery モジュールは、産業用 IoT クラウド マイクロサービスと組み合わせて使用する必要があります。

次のステップ

OPC Publisher の詳細を確認することも、IIoT プラットフォームのデプロイを開始することもできます。