AWS IoT TwinMakerとはどんなサービスなのか。その魅力について語ります

AWS IoT TwinMakerを使用すればAWSの各種サービスと連携したデジタルツインアプリケーションを簡単に作ることができます。今回はAWS IoT TwinMakerの構築方法やどのようなことが出来るのかについて、デモを交えながらご紹介します。

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1. AWS IoT TwinMakerとは どんなサービスなのか。 その魅力について語ります 2023/7/8 CX事業本部 若槻龍太 1
2. 自己紹介 2 • 若槻龍太 • 2019年11月入社（4年目） • やっていること ◦ サーバーサイド開発（メイン） ◦ フロントエンド開発 ◦ モバイル開発 • 好きなAWSサービス AWS IoT TwinMaker AWS Step Functions AWS CDK
3. アジェンダ 3 1. AWS IoT TwinMaker との出会い（導入） 2. デジタルツインの理解を促すフレームワーク（大事な前 提） 3. AWS IoT TwinMaker デモ（クッキー工場） 4. 最後に（一番伝えたいこと）
4. アジェンダ 4 1. AWS IoT TwinMaker との出会い（導入） 2. デジタルツインの理解を促すフレームワーク（大事な前 提） 3. AWS IoT TwinMaker デモ（クッキー工場） 4. 最後に（一番伝えたいこと）
5. AWS IoT TwinMaker との出会い 5 AWS re:Invent 2022 に現地参加してきた
6. 6 Dr. Werner のキーノートに参加 AWS IoT TwinMaker との出会い
7. 7 IoT TwinMaker の持つ圧倒的な 表現力に衝撃を受けてしまった AWS IoT TwinMaker との出会い
8. 8 さらに、現地で IoT TwinMaker の ワークショップを受講する中で 私は... AWS IoT TwinMaker との出会い
9. “デジタルツイン、そして AWS IoT TwinMaker には コミットする価値がある！” という確信を得た 9
10. 10 以降、IoT TwinMaker の 魅力を広めるために ブログ等で布教活動を するようになる AWS IoT TwinMaker との出会い DevelopersIO ブログ
11. アジェンダ 11 1. AWS IoT TwinMaker との出会い（導入） 2. デジタルツインの理解を促すフレームワーク（大事な前 提） 3. AWS IoT TwinMaker デモ（クッキー工場） 4. 最後に（一番伝えたいこと）
12. “デジタルツイン”と聞いて どんなキーワードが思い浮かびますか？ 12
13. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 13 「デジタルツイン」で想起されるキーワード シミュレーション IoT メタバース 3D モデル VR/AR データ分析 CAD
14. “デジタルツイン”という用語は、 従来の方法を説明するために 多義的に使われがち 14
15. “デジタルツイン”という用語は、 従来の方法を説明するために 多義的に使われがち 15 => そのことがユーザーの 混乱を招いているのが現状
16. 16 そこで AWS は、ユーザーのデジタルツインへの理解を促し、ビジネス価 値を達成できるようにするフレームワークを開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value-and-outco mes/ デジタルツインの理解を促すフレームワーク デジタル ツインの バイブル！
17. 17 AWS はデジタルツインを次のように定義 “デジタルツイン（DT）は、個々の物理システムの生きたデジタル表現であ り、データで動的に更新されて、物理システムの実際の構造、状態(※)、 および動作を模倣し、ビジネスの成果を促進します。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク
18. 18 AWS はデジタルツインを次のように定義 “デジタルツイン（DT）は、個々の物理システムの生きたデジタル表現であ り、データで動的に更新されて、物理システムの実際の構造、状態、およ び動作を模倣し、ビジネスの成果を促進します。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク ① ① ② ② ③ ③ ④ ④
19. デジタルツインの重要な4要素 19
20. 20 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義 1. 物理システム 2. デジタル表現 3. （物理システムとデジタル表現の間の）接続 4. ビジネスの成果 デジタルツインの理解を促すフレームワーク
21. 21 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義 1. 物理システム 2. デジタル表現 3. （物理システムとデジタル表現の間の）接続 4. ビジネスの成果 デジタルツインの理解を促すフレームワーク
22. 22 デジタルツインの重要な4要素：物理システム “個々の物理エンティティ、物理エンティティの集合、物理プロセス、または 人でさえあり得ます。また、生物学的、化学的、生態学的、またはその他 のシステムである可能性があるため、産業システムである必要はありませ ん。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク
23. 23 デジタルツインの重要な4要素：物理システム “個々の物理エンティティ、物理エンティティの集合、物理プロセス、または 人でさえあり得ます。また、生物学的、化学的、生態学的、またはその他 のシステムである可能性があるため、産業システムである必要はありませ ん。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク => 物理システムは、 現実世界の様々なシステムである （インダストリーの文脈に限らない）
24. 24 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義 1. 物理システム 2. デジタル表現 3. （物理システムとデジタル表現の間の）接続 4. ビジネスの成果 デジタルツインの理解を促すフレームワーク
25. 25 デジタルツインの重要な4要素：デジタル表現 “モデル自体であるデジタル表現です。この場合、モデルとは、物理システムの構造 （または構成）を表すために必要なデータモデルなどのデータの集合または、物理シス テムの現在の状態を表すのに役立つ IoT データダッシュボードだけを意味するので はありません。シミュレーションなどの物理システムの動作をエミュレートするモデルを 意味します。これにより、入力を与えると、モデルは応答出力を返します。これは、3 番 目の要素である接続性につながります。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク
26. デジタルツインの重要な4要素：デジタル表現 “モデル自体であるデジタル表現です。この場合、モデルとは、物理システムの構造 （または構成）を表すために必要なデータモデルなどのデータの集合または、物理シス テムの現在の状態を表すのに役立つ IoT データダッシュボードだけを意味するので はありません。シミュレーションなどの物理システムの動作をエミュレートするモデルを 意味します。これにより、入力を与えると、モデルは応答出力を返します。これは、3 番 目の要素である接続性につながります。” 26 デジタルツインの理解を促すフレームワーク => デジタル表現は、物理システムの構造や状態を 表現するモデルである
27. 27 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義 1. 物理システム 2. デジタル表現 3. （物理システムとデジタル表現の間の）接続 4. ビジネスの成果 デジタルツインの理解を促すフレームワーク
28. 28 デジタルツインの重要な4要素：物理システムとデジタル表現の間の接続 “これは “living” という言及によって強調されています。デジタルツインになるには、モ デルを物理システム（センサーなど）からのデータで定期的に更新する必要がありま す。検証済みのモデルは、ある時点での物理システムの動作のスナップショットを提 供しますが、デジタルツインは、物理システムの動作が元の時間から大幅に変化する タイムスケールにモデルを拡張します。更新の頻度は、根本的な現象が発生する速度 によって決まります。一部のユースケースではほぼリアルタイムの更新が必要です が、他のユースケースでは週次の更新で十分です。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク
29. 29 デジタルツインの重要な4要素：物理システムとデジタル表現の間の接続 “これは “living” という言及によって強調されています。デジタルツインになるには、モ デルを物理システム（センサーなど）からのデータで定期的に更新する必要がありま す。検証済みのモデルは、ある時点での物理システムの動作のスナップショットを提 供しますが、デジタルツインは、物理システムの動作が元の時間から大幅に変化する タイムスケールにモデルを拡張します。更新の頻度は、根本的な現象が発生する速度 によって決まります。一部のユースケースではほぼリアルタイムの更新が必要です が、他のユースケースでは週次の更新で十分です。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク => 接続により、デジタル表現は物理システムからのデータで 定期的に更新される
30. 30 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義 1. 物理システム 2. デジタル表現 3. （物理システムとデジタル表現の間の）接続 4. ビジネスの成果 デジタルツインの理解を促すフレームワーク
31. 31 デジタルツインの重要な4要素：ビジネスの成果 “デジタルツインは、特定の結果、つまりある種の経済的またはビジネス的 価値を推進する必要があります。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク
32. 32 デジタルツインの重要な4要素：ビジネスの成果 “デジタルツインは、特定の結果、つまりある種の経済的またはビジネス的 価値を推進する必要があります。” デジタルツインの理解を促すフレームワーク => 経済的またはビジネス的価値を推進する
33. 33 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義（まとめ） 1. 物理システム => 現実世界の様々なシステム 2. デジタル表現 => 物理システムの構造や状態を表現するモデル 3. 物理システムとデジタル表現の間の接続 => 物理システムからのデータによるデジタル表現の定期的な更新 4. ビジネスの成果 => 経済的またはビジネス的価値を推進する デジタルツインの理解を促すフレームワーク
34. 34 AWS はデジタルツインの重要な4要素を次のように定義（まとめ） デジタルツインの理解を促すフレームワーク => 4要素は最初に示した図の関係で表されるもの
35. Digital Twin leveling index 35
36. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 36 さらに AWS は、デジタルツインのユースケースを L1 から L4 の 4段階で定義する Digital Twin leveling index を開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value -and-outcomes/
37. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 37 Digital Twin leveling index は、自動運転のレベル分けのデジタ ルツイン版 https://www.mlit.go.jp/common/001226541.pdf
38. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 38 さらに AWS は、デジタルツインのユースケースを L1 から L4 の 4段階で定義する Digital Twin leveling index を開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value -and-outcomes/
39. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 39 L1 Descriptive • 物理システムの視覚的表現による説明に焦点を当てたユースケース • 物理システムを表す静的モデルから成る。 ◦ 現実のシステムに応じて状態や構造は変化しない。 • まだ完全なデジタルツインとは言えない。 • IoT TwinMaker の利用による解決には適していない ◦ 従来の CAD ソフトや VR/AR で解決すべき
40. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 40 L1 Descriptive ソリューション例： エンジニアリング設計で の3Dアセットの活用
41. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 41 L1 Descriptive ソリューション例： AR による顧客への自社 製品の説明
42. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 42 さらに AWS は、デジタルツインのユースケースを L1 から L4 の 4段階で定義する Digital Twin leveling index を開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value -and-outcomes/
43. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 43 L2 Informative • 物理システムの現在や過去の状態を可視化するユースケース • 接続により物理システムの状態をモデルに反映させる。 • IoT TwinMaker が一番使われるパターンだと考えられる
44. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 44 L2 Informative ソリューション例： ダッシュボード画面で、 車のバッテリー残量が低下 した車両のモデルの色を変 化させる
45. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 45 L2 Informative ソリューション例： ダッシュボード画面で、 車のバッテリー残量が低下 した車両のモデルの色を変 化させる 残量十分なら青 残量低下なら赤
46. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 46 L2 Informative 典型的な アーキテクチャ例
47. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 47 L2 Informative 物理システムから IoT SiteWise へのデータ 送信 典型的な アーキテクチャ例
48. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 48 L2 Informative IoT SiteWise からIoT TwinMaker への リアルタイムな データ送信 典型的な アーキテクチャ例
49. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 49 L2 Informative TimeStream を介した 過去データの送信 典型的な アーキテクチャ例
50. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 50 L2 Informative 3D モデルなど静的ファ イルの管理 典型的な アーキテクチャ例
51. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 51 L2 Informative 典型的な アーキテクチャ例 Grafana ダッシュボード でのデジタルツインに よる可視化
52. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 52 さらに AWS は、デジタルツインのユースケースを L1 から L4 の 4段階で定義する Digital Twin leveling index を開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value -and-outcomes/
53. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 53 L3 Predictive • 物理システムの未来のある瞬間の状態を可視化するユースケース • 機械学習モデルの適用や what-if 分析により、物理システムの未来のあ る時点での状態の予測データをモデルに反映 ◦ 予知保全などの事前対応を行うことができる
54. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 54 L3 Predictive L2 のアーキテクチャを 拡張
55. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 55 L3 Predictive L2 のアーキテクチャを 拡張 物理システムからの データを元に、ML モデ ルをトレーニングして作 成
56. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 56 L3 Predictive L2 のアーキテクチャを 拡張 ML モデルを Lookout for Equipment や SageMaker で使用し て、未来の状態のデー タを作成する。
57. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 57 さらに AWS は、デジタルツインのユースケースを L1 から L4 の 4段階で定義する Digital Twin leveling index を開発した https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/digital-twins-on-aws-unlocking-business-value -and-outcomes/
58. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 58 L4 Living • L3 の欠点は、物理システム自体の時間経過による変化に対応できないこと ◦ 例えば発電機のタービンは軸ずれや摩耗などの経年劣化を起こすため、そ れらの変化を考慮しなければ、正確な予測を行えない • そこで AWS は aws-do-pm という将来予測モデリングを可能にするフレーム ワークのソースコードを提供 • aws-do-pm をアーキテクチャに追加し、物理システムの時間経過による変化を モデルに反映させたより正確な予測を可能に • まさに生きている(Living)かのようなデジタルツインを実現
59. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 59 L4 Living L2 の アーキテクチャを 拡張
60. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 60 L4 Living L2 の アーキテクチャを 拡張 IoT SiteWise から出力 されたデータから aws-do-pm が予測モ デリングを実施。劣化 などを考慮した状態 データをIoT SiteWise にFBする
61. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 61 デジタルツインの 重要な 4 要素と leveling index を対応付ける と表のようになる L1 Descriptive L2 Informative L3 Predictive L4 Living 物理システム ◯ ◯ ◯ ◯ デジタル表現 ◯ ◯ ◯ ◯ 接続 ✕ ◯ ◯ ◯ ビジネスの成果 （可視化対象） 既存(※)の構造 既存の状態 未来の状態 未来の構造および 状態 IoT TwinMaker で 解決すべきか ✕ ◯ ◯ ◯
62. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 62 デジタルツインの 重要な 4 要素と leveling index を対応付ける と表のようになる L1 Descriptive L2 Informative L3 Predictive L4 Living 物理システム ◯ ◯ ◯ ◯ デジタル表現 ◯ ◯ ◯ ◯ 接続 ✕ ◯ ◯ ◯ ビジネスの成果 （可視化対象） 既存(※)の構造 既存の状態 未来の状態 より高精度な未来 の状態 IoT TwinMaker で 解決すべきか ✕ ◯ ◯ ◯ いちばん重要 なのがここ！
63. デジタルツインの理解を促すフレームワーク 63 デジタルツインをビジネス適用したい場合、 対象の物理システムの何を可視化する必要があるのかを精査し、 構築するデジタルツインのレベルを判断することによって、 ビジネス価値の達成に大きく近づくことができる L1 Descriptive L2 Informative L3 Predictive L4 Living ビジネスの成果 （可視化対象） 既存(※)の構造 既存の状態 未来の状態 より高精度な未来 の状態
64. “デジタルツイン”に対する 理解が少し深まったのではないでしょうか？ 64
65. アジェンダ 65 1. AWS IoT TwinMaker との出会い（導入） 2. デジタルツインの理解を促すフレームワーク（大事な前 提） 3. AWS IoT TwinMaker デモ（クッキー工場） 4. 最後に（一番伝えたいこと）
66. AWS IoT TwinMaker デモ 66 • ダッシュボードとしてAmazon Managed Grafana を利用 • CookieFactory と Mixer の2つのシーンを埋め込んでいる • シーンはグリグリ動かせる • 選択したアラームのタグがシーン内でフォーカスされる • データの状態に応じてデジタルツイン上の表示が変わっている • ミキサーやグラフ、ビデオ、ドキュメントも切り替わる • 逆も然り。シーン⇛その他のフォーカス変更 • デジタルツインを含む様々な可視化手法を1画面上で連動させるこ とができる。
67. AWS IoT TwinMaker デモ 67 アーキテクチャ（L2 デジタルツイン）
68. AWS IoT TwinMaker デモ 68 クッキー工場はハンズオンが公開されており、誰でも試すことが できます https://github.com/aws-samples/a ws-iot-twinmaker-samples
69. AWS IoT TwinMaker デモ 69 クッキー工場のハンズオンをやってみたブログも公開していま す。ハマりどころなど参考になると思います https://dev.classmethod.jp/articles/ aws-iot-twinmaker-getting-started/
70. アジェンダ 70 1. AWS IoT TwinMaker との出会い（導入） 2. デジタルツインの理解を促すフレームワーク（大事な前 提） 3. AWS IoT TwinMaker デモ（クッキー工場） 4. 最後に（一番伝えたいこと）
71. デジタルツインとは “究極の可視化手法”である と考えています 71
72. そんなデジタルツインの アプリケーションを AWS 上で 簡単に構築できる AWS IoT TwinMaker に “非常にロマンを感じている” 72
73. 最後に 73 • AWS IoT TwinMaker のクラメソ社内事例はまだない • そもそも国内でのデジタルツインの事例が殆どない • ブログ等のアウトプットもほとんど無い • 一緒に AWS IoT TwinMaker を盛り上げませんか？ • 社内で提案したり、アウトプットしたりしませんか？ • 今なら先行者になれます • GET だけじゃなく POST して PUT しましょう！
74. ありがとうございました 74