Node-REDを活用した社内向けIoTプロトタイピング基盤

2021年12月16日開催の、
Node-RED UG Enterprise「企業でのNode-RED事例紹介」
https://node-red.connpass.com/event/227767/
で用いた資料。

Transcript

1. Node-RED活用の 社内向けIoTプロトタイピング基盤 Node-RED UG Enterprise 「企業でのNode-RED事例紹介」 2021年12月16日 パナソニック株式会社 エレクトリックワークス社 システムソリューション開発センター 主幹技師 上野 武史
2. 2 自己紹介 ▪所属 パナソニック株式会社 エレクトリックワークス社 ソリューション開発本部 システムソリューション開発センター 1990年、松下電工株式会社（当時） 入社。 社内IT部門、新事業企画部門を経て 2004年より、住設機器向けIoT・クラウド基盤の企画/開発/運用、 Web/スマホアプリの設計開発に従事。 近年はIoTクラウドサービス用 プロトタイピングサービスの社内提供や技術者研修を推進。 システム・アーキテクチャ設計部門 全社技術サブリーダー ▪略歴 Node-RED UG Japan Osaka 世話役 https://node-red-osaka.connpass.com/
3. 私たちPanasonicは、より良いくらしを創造し、世界中の人々のしあわせと、 社会の発展、そして地球の未来に貢献しつづけることをお約束します。 住宅、社会、ビジネス、旅、自動車など多様な空間・領域で、様々なパートナーと お客様一人ひとりにとっての“より良いくらし”を追求し、拡げていくと共に、 地球環境への貢献をはじめ、グローバルに“より良い世界”の実現に貢献してまいります。 ブランドスローガン 当社概要
4. 4 当社概要 ▪当社カンパニー体制 ※2022年4月1日予定 パナソニック ホールディングス株式会社 パ ナ ソ ニ ッ ク エ ナ ジ ー （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク イ ン ダ ス ト リ ー （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク コ ネ ク ト （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク エ ン タ ー テ イ ン メ ン ト ＆ コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク オ ー ト モ ー テ ィ ブ シ ス テ ム ズ （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク ハ ウ ジ ン グ ソ リ ュ ー シ ョ ン ズ （ 株 ） パ ナ ソ ニ ッ ク オ ペ レ ー シ ョ ナ ル エ ク セ レ ン ス （ 株 ） そ の 他 グ ル ー プ 会 社 パナソニック株式会社 エ レ ク ト リ ッ ク ワ ー ク ス 社 コ ー ル ド チ ェ ー ン ソ リ ュ ー シ ョ ン ズ 社 空 質 空 調 社 く ら し ア プ ラ イ ア ン ス 社 中 国 ・ 北 東 ア ジ ア 社
5. 5 当社概要 ▪エレクトリックワークス社の事業紹介 エレクトリックワークス社は 電気設備の分野で 住宅、オフィス、ホテル、 商業施設、スポーツ施設など 社会を構成するあらゆる “くらしの空間” で事業を展開しています。 https://panasonic.co.jp/ew/company/index.html
6. 6 Playground環境開発の背景 いい商品・サービスをつくるには トライアル＆エラーが必要 要件を決めきれない 本当に役に立つサービスかどうかは 試しにつくって提供してみないと判断できない トレンドはどんどん変化する IoT・クラウドサービスのトレンドは数ヶ月単位で変化 →半年かけて作っていると時代遅れになる
7. 7 Playground環境開発の背景 「さっと作ってさっと試す」 「たくさん作ってたくさん失敗する」 IoT・クラウドサービスでも ラピッドプロトタイピングを たくさん実践したい
8. 8 Playground環境開発の背景 「技術の壁」 IoT・クラウドサービスのプロトタイピングに対する障壁 社内に開発スキルがなく、外注してしまう → 開発コストがかかり「失敗できない」 資産化が必要で「捨てられない」 「環境の壁」 社内ルールに適合したクラウド環境（構築･運用）が必要 →構築・維持に時間やコストがかかる。
9. 9 課題と解決 ・Webブラウザだけで開発実行 WebブラウザでFlowEditorに アクセスすることで開発を開始。 ・IBMが開発したWebIoT開発環境 ライセンスは「Apache 2.0 License」 Node Flow 機能モジュールである「Node」を並べ、接続することで処理の「Flow」を定義。 ブラウザ上の「Deploy」でそのままサーバにデプロイ。 そのまま実行できる。 ・ビジュアルプログラミング環境 FBP: Flow Based Programing を行える「Node-RED」の採用 「技術の壁」への対応
10. 10 課題と解決 「環境の壁」への対応 作りたいと思ったときにいつでも試せる環境 クラウドサービス「Playground環境」の提供 ・Node-RED導入済みのサーバを オンデマンドで構築・提供 ・サーバサービス構成要素を準備： ドメイン、証明書。 機器/サービス/UIをあらかじめ準備 ・社内標準技術をサポート： 社内IoT基盤 / ECHONETLiteをすぐ使える ・すぐ試せる： Webで環境を自分で構築でき、サーバ運用不要 ※当社社員には原則無料でアカウント提供 ※社内利用限定 サーバもロジックも 自分で構築
11. 11 提供サービス ▪Node-RED 仮想サーバ(BOX) ・Node-REDが稼動する仮想サーバ（コンテナ）を提供するサービス Node-REDのフローエディタ、フロー実行ランタイムを Google Kubernetes Engineで仮想コンテナ(Docker)として提供。 Node-REDのFlowを用いて ・httpsサーバ証明書(ワイルドカード) を用いた https/WebSocketサービス構築 ・外部サービスへのhttp/httpsアクセス ・email/Teamsへ送信、社内標準基盤･プロトコルの活用 などができる ・Playground環境の管理をおこなうWebサービス ▪Playground管理サービス Playground環境のユーザ管理 (追加/複製/削除/パスワード変更) BOXの管理 (URI/証明書発行/再起動等)が ユーザ自身で実施できる。
12. 12 実際にPlayground環境でサービス構築 ▪デモムービー
13. 13 システム構成 VPC SNI Proxy ＩｏＴ機器 スマートフォン Ｆｌｏｗエディタ ユーザ https REST/Websocket イントラネット 社内外連携サービス BOX BOX http/https ストレージ サーバ Docker Registry Google Kubernetes Engine ▪システム構成図
14. 14 Playground環境の機能 ▪クラウドインフラの機能 ・共有ファイル（Flowや静的コンテンツ、DBなどを永続化） ▪関連サービス連携機能 ・Raspberry Pi等エッジデバイスの管理機能 ・デバイス向け証明書、Flow配信 ・稼働監視 ・ファイル送受信 ・リモートログイン ▪Node-REDの機能 ・BOX冗長設定（グローバルコンテキストを複数のBOXで共有して冗長化） ・ダッシュボード/Viewer（スマートフォンアプリ試作用） ▪Playground管理サービスの機能 ・BOX（仮想サーバ）の作成/再起動/Flowロールバック/複製/削除 ・BOXユーザ編集（仮想サーバを複数ユーザで共有する） ・クライアント証明書管理（端末のアクセス制限） ・サービスURI機能（サーバに依存しないURLをアサインした冗長構成）
15. 15 • PoC/試作の開発・評価中 • PoC/試作で目的を達成して終了 • PoC/試作したが目的を達成できなくて中断 • PoC/試作して成果を基に次ステップの検討中 • PoC/試作して成果を基に商品・サービスを実現 5 15 2 10 4 運用状況について ▪提供規模 ・ユーザ数：約250名 ・稼働サーバ数：約350BOX (2021年11月末 現在) ▪活用実態 42%(15件)が目標達成、 11%(4件)が商品・サービスの発売に結びつけた 2020年10月実施のユーザアンケートより
16. 16 ユースケース ▪活用ユースケース ・クラウドサービスのPoC、社内実証実験 ・センサー、アクチュエータのIoT化試作 ・APIモックアップ、機器/アプリのシミュレータ ・DevOps/ChatOps ・他社サービスの評価 スケール試験、サービス開始後の運用に対応 Playground環境自身の運用にも活用 APIクライアント、WebHookサーバとして活用 Raspberry Pi等を活用し、数時間で開発 5分でサーバ構築、半日でサービスイン ・教育･研修 新人技術者向け研修、ITベテラン向けプロトタイピング実習、他分野技術者向け体験
17. 17 事例 ▪事例(1)：オフィス空気質測定、改善活動 要件：オフィスの空気質（IAQ）を測定、改善活動に役立てる センサー データ 取得 Playground環境 CSV IAQ 表示画面 Q制御 Kiosk Chrome (RaspberryPi) iPad 創風機Q （気流制御） IAQセンサー （PM2.5/CO2/VOC/温湿度/照度） 測定データの 分析
18. 18 事例 ▪事例(2)：地震計による住宅耐震診断システムプロトタイピング DB (PostgreSQL) BOX (データ受信・変換) BOX (クラウドトリガ) BOX(UI) 計測データ アップロード 計測データ アップロード 計測データ アップロード クラウドトリガ ポーリング ローカルトリガ 地震計N 地震計1 地震計0 展示場端末(iPad) 展示場端末(iPad) Playground環境 データ作成・設定用端末(PC) データ ダウンロード 診断結果(PDF) アップロード ローカルトリガ 要件：地震発生後に、住宅構造に影響があったかどうかを診断する
19. 19 事例 ▪事例(2)：地震計による住宅耐震診断システムプロトタイピング
20. 20 事例 ▪事例(3-1)：システム開発支援(機器スタブ) ECHONETLite 抽象化サービス 社内IoT基盤 アプリフロント APIサービス スマートフォン AiSEG ECHONETLite機器 WebAPI WebAPI Pub/Sub WebAPI Pub/Sub ECHONETLite ECHONETLiteスタブ×数万台 要件：正式版の組み込み機器の開発が完了する前に、 機器をシミュレートするフローで アプリ開発、動作試験、負荷試験を実施する 機器制御標準プロトコル「ECHONETLite」 のAPIスタックをNode-REDで実装 機器エミュレータ（Raspberry Pi) →クラウドサービススケール試験、 本番サービス用監視システムにも活用
21. 21 事例 ▪事例(3-2)：システム開発支援(アプリスタブ) ECHONETLite 抽象化サービス 社内IoT基盤 アプリフロント APIサービス スマートフォン AiSEG ECHONETLite機器 WebAPI WebAPI Pub/Sub WebAPI Pub/Sub ECHONETLite HTML5 UI アプリフロント シミュレータ 要件：スマートフォンアプリの開発が完了する前に アプリをシミュレートするUIで機器の試験を実施。
22. 22 事例 ▪事例(4)：B2BサービスのAPI開発 B2B連携は連携先組織ごとに要件が異なり個別対応が必要。 （連携方向、認証方式、データ形式、引数順など） 基本部分は部品化して準備しておき、先方のニーズにしたがって flowを組み替えて対応する A社 B社 C社 当社サービス Playground環境 ポーリング WebHook 双方向 APIクライアントのサンプル実装として、 Node-REDのFlowを先方開発者に提供している事例もある
23. 23 事例 ▪事例(5)：教育･研修 社内研修 3日間コース・技術系新入社員向け/非ITエンジニア向け
24. 24 コミュニティサポート ▪Microsoft Teamsでの社内コミュニティサポート
25. 25 プロトタイピング事例デモ ▪プロトタイピング事例のデモ スマートフォンの加速度センサーをつかったIoT PoC [プレゼン時限定ページ]
26. 26 プロトタイピング事例デモ ▪プロトタイピング事例のデモ 参加者のスマホセンサー情報が統合され、ダッシュボードに表示されます このくらいの規模のフローで、実現できています↑
27. 27 今後 ▪Playground環境の今後 教育/研修、活用事例のさらなる充実 運用品質、スケール対応の向上、維持コスト削減 商用サービス移行への標準化 Node-REDでかんたんIoT、といっても「難しい」と言われる 導入障壁を下げたい →非ITエンジニアでも活用できるように BOXの24/365運用、高スケール対応のBOX提供などに チャレンジして、適用可能事例を増やしたい Playground環境でのプロトタイピングから 商用サービスへの移行をスムーズにするため 商用品質サーバでの再構築を標準化したい
28. 28 ・本資料に掲載されている会社名、サービス／製品名は、一般的に各社の商標登録または商標です。 ・本資料に掲載されている内容、サービス／製品の価格、仕様、お問い合わせ先、 その他の情報は、資料作成時点の情報です。その後予告なしに変更となる場合があります。 ・本資料の作成には注意を払っておりますが、掲載された情報の内容の正確性については 一切保証しません。また、当資料に掲載された情報・資料を利用、使用、ダウンロードする などの行為に関連して生じたあらゆる損害等についても、理由の如何に関わらず、 発表者及び所属組織は一切責任を負いません。 本資料に関する免責 免責