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© Hitachi, Ltd. 2018. All rights reserved.
株式会社 日立製作所
2018/10/31
IoTアプリケーション開発ツールNode-RED
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1. Node-REDとは
2. 活用例
3. Node-REDコミュニティへの貢献
Contents
1
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1. Node-REDとは
2
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時代はIoTへ
3© Hitachi, Ltd. 2018. All rights reserved.
6.5B2020年
2015年から2020年にかけて
IoTデバイスの出荷台数は
年平均で34%増加
(Gartner)
1T2025年
インターネットにつながっているセンサーの数
(WEF)
20.4B2020年
インターネットにつながるモノの量
(Gartner)
$1.1T2019年
世界でのIoT消費予測額(IDC)
膨大な量のデータが
世界中でつながる
IoTの世界
IDC, Worldwide Semiannual Internet of Things Spending Guide, May 2016.Gartner, Forecast: Internet of Things — Endpoints and Associated Services, Worldwide, 2016 Published: 29 December 2016 ID: G00321441Endpoints of the Internet of Things will grow at a 32.9% CAGR from 2015 through 2020, reaching an installed base of 20.4 billion units. Gartner is now projecting shipments of 6.5 billion Internet of Things (IoT) endpoints in 2020 (down from 6.6 billion units in the 2015 forecast). Annual shipments are projected to grow at a 34% compoundannual growth rate (CAGR) from 2015.
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背景: ノンプログラミング開発ツールの普及
4
IDCの報告によると、2018年の主要トレンド10項目の1つとして「誰もが開発者になるためのLow Code/No Code開発ツール」が挙がっている。
• 「シンプルなLow Code/No Codeの開発ツールが劇的に拡充、改良され、技術系以外の開発者が急増」
• 「2021年には新規ビジネスアプリケーションの40%が技術系以外の開発者によって開発されるようになる」
• 「成功する企業は、シンプル化したローコード/ノーコードツールを最大限に利用しやすくすると共に、「誰もが開発者」となる企業文化を広め、開発力の向上を目指すであろう」
IDC FutureScape: Worldwide IT Industry 2018 Predictions – Japan Implications, IDC Japan
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Node-REDとは
5
IoTアプリケーション用のビジュアルプログラミングツール
• 迅速な開発を実現するフローベースのプログラミング
• 機能を追加するためのさまざまなコネクタが存在(Node-RED nodes)
• Linux Foundation (JS Foundation)管理下のOSS
(2) シートにドラッグ&ドロップ
(3)処理順にノードをワイヤーで結合
(4) Deployボタンのクリックで実行環境を起動
(1) 処理ノードをパレットから選択
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Demo: Tracking space station on map
◼Node-REDは、Web APIを介して簡単にデータを取得し、
ブラウザ上で可視化することが可能
◼Demo: space stationの位置を取得し、地図上にプロット
1. Get latitude
and longitude
2. Handle
location data
Web browser
3. Plot pins on map
Space station
Node-RED
Web API
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Demo: Tracking space station on map
デモをご覧ください
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エッジとクラウドの両方で動作するビジュアル開発ツールとして普及中
主要な企業がプロダクション環境でNode-REDを活用
• 2014年3月: カンファレンスQCon Londonで発表
• 2014年6月: IBM Cloudの標準ソフトウェアとして採用
• 2015年11月: Raspberry Piのプレインストールソフトウェア化
• 2016年10月: Linux Foundationへ移管
• 2018年4月現在: 50,000回/月ダウンロード
Node-REDの歴史
8
0K
20K
40K
60K
Jan '15 Jul '15 Jan '16 Jul '16 Jan '17 Jul '17 Jan '18
np
mdow
nlo
ads
The number of npm downloads per month
50,000downloads in a month
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Node-REDの利点
(1) IoTアプリケーションの迅速な開発
• 工場エンジニアは数時間以内にIoTアプリケーションを作成できます
• エッジとクラウド環境の両方で同じ手法で開発可能
(2) IoT向けの標準技術を提供
• IoTに必須なテクノロジーをサポート(e.g. REST API, WebSocket and MQTT)
• 標準エッジデバイス上にプリインストール
(3) オープンコミュニティ
• 84名の開発者がNode-REDを開発中
• 1,625のサードパーティのコネクタ
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IoTシステムを実現するためのNode-REDの主要機能
1010
・・・
(2) データ収集
(5) データ蓄積/参照
IT systems
(1) センサのデータ取得/一次加工
(4) ダッシュボード作成
Node-RED on Cloud
Node-RED onedge devices
(3)デバイス制御
Sensor
OT systems
Business data
Externalservices
SensorMQTT
REST API
MQTT
REST API
Data lake
(6) 既存システム連携
(7) 外部サービス連携
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2. 活用例
11
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日立ではNode-REDをどう活用しているか?
日立はLumadaでNode-REDを活用
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Lumada
13
業種・業務ノウハウ
お客さま・パートナーとの協創
プラットフォーム製品とテクノロジー
お客さま
Lumada エコシステム
ビジネス
データ
ITアセット
現場データ
OTアセット
長年にわたり日立が培ってきたOT、IT、プロダクトの専門知識・ノウハウを活用
データから価値創出を支援し、デジタルイノベーションを加速します
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Lumadaの概要
お客さま
課題分析お客さまに提供、運用
仮説構築
サービス
プロトタイピングと価値検証
ソリューション協創 協創
業種・業務ノウハウ(ソリューション、ユースケース)
お客さま・パートナーとの協創(NEXPERIENCE など)
プラットフォーム製品とテクノロジー(IoTプラットフォーム)
ビジネスデータ
IT アセット
現場データ
OT アセット
Lumada エコシステム
お客さまやパートナーのシステムとつないでソリューションを迅速に協創
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活用事例紹介
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活用事例紹介
http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2018/06/0620.html
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組み立て製造業の例:課題
製造機器の故障で
製造ラインを止めたくない
突然、製造機器が故障すると
製造ラインがストップしてしまい、
計画通りに製品が作れない
納期が守れなくなるので、
そのリカバリーで残業が多くなる
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組み立て製造業の例:解決のアプローチ
センサーデータ取得
機器監視システムから残存寿命を取得し、閾値を超えるとフィールドサポートシステムに通知する
IoT
センサーデータの分析による残存寿命の予測値を算出する
保守員の派遣
IT
OT製造機器
保守イベントの発行を受けて保守員と保守部品の割り当てを行い、お客様先に派遣する
機器監視システム
OT×IT連携システム
フィールドサポートシステム
残存寿命の取得
閾値を超えたとき、保守イベントを発行
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組み立て製造業の例:解決のアプローチ
センサーデータ取得
機器監視システムから残存寿命を取得し、閾値を超えるとフィールドサポートシステムに通知する
IoT
センサーデータの分析による残存寿命の予測値を算出する
保守員の派遣
IT
OT製造機器
保守イベントの発行を受けて保守員と保守部品の割り当てを行い、お客様先に派遣する
機器監視システム
OT×IT連携システム
フィールドサポートシステム
残存寿命の取得
閾値を超えたとき、保守イベントを発行
Dynamics 365
Node-RED
MATLAB
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Node-REDによるシステム連携
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Timer
摩耗状態推定モデルによる故障予知
振動データ
Dynamics 365
Parse data
Register incident
データ取得
状態取得
フィールドサービス業務向け
保守案件管理
保守案件登録
Node-RED
Call MATLAB
製造機械
◼ Node-REDにより高度なデータ分析と業務管理システムを連携
MATLAB
機器監視システム フィールドサポートシステム
OT×IT連携システム
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Node-REDのフロー
21
保守対応 監視
インシデント登録MATLAB
ノード
MATLABProduction
Server
定期実行
Flow Connection Gateway
HTTPエンドポイント
グラフ画像ファイル取得
グラフ画像出力
保守案件表示グラフ画像表示
グラフ画像ファイル生成
製造機械振動データ
MATLAB
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動作の流れをご覧ください
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フィールドサポートシステムの画面例
ABC自動車(愛知工場)監視システム
顧客資産:KB300X-00002
Dynamics 365
MATLAB
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MATLABによって算出された残存寿命の予測値のプロット
ABC自動車(愛知工場)監視システム
顧客資産:KB300X-00002
残存寿命
閾値
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MATLABによって算出された残存寿命の予測値のプロット
ABC自動車(愛知工場)監視システム
顧客資産:KB300X-00002
残存寿命閾値
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予測値の閾値オーバーを検知
ABC自動車(愛知工場)監視システム
顧客資産:KB300X-00002
予測値の閾値オーバーを検知
閾値
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保守イベントの発行
ABC自動車(愛知工場)監視システム
顧客資産:KB300X-00002
保守イベントの発行
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何故、Node-REDなのか?
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OTとITを連携させるテクノロジー
IT Dynamics Salesforce Service Now 独自
OT
デバイス
RModelicaMATLAB Python
研削盤 冷却器ポンプ 自動車タービンエンジン
IoT
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OTシステムとITシステムの連携上の課題
ITシステムは、さまざまなOTシステム(MATLAB、Modelica、R、Python等)
と連携しなくてはならない
OTシステムから送られてくるデータ形式がそれぞれ異なっているので、連携したいOTシステムの数だけ、ITシステムの改造が発生する
課題
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連携上の課題を解決するアプローチ
OTシステムとITシステムの間にブリッジ役を置くことでm + n個の実装ですべての組み合わせを実現する
m個のOTシステムとn個のITシステムの場合のm x n個の組み合わせを個別に実装したくない
Node-RED
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OTとITを連携させるNode-RED
IT Dynamics Salesforce Service Now 独自
OT
デバイス
RModelicaMATLAB Python
研削盤 冷却器ポンプ 自動車タービンエンジン
IoT Node-RED
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3. Node-REDコミュニティへの貢献
33
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Node-REDコミュニティのはじまり
IBMがNode-REDをLinux Foundationに寄付(2016年10月)
http://blog.ibmjstart.net/2016/10/26/node-red-moves-js-foundation/
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Node-REDコミュニティへの貢献
▪ GitHub: https://github.com/node-red/node-red
▪ Slack : https://node-red.slack.com/
Node-REDコミュニティで活動する日立グループの研究者・開発者(一部)
GUI testing framework
Persistable Context(v0.19~)
User defined icon
Quality improvement
Message sequence nodes
Internationalization
Functionality
Node Generator(v0.19~)
Flow Manipulation API(TBD)
Reliability Connectivity
And more…
Introductory book
Popularity
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Node-REDコミュニティでの活動量
Node-REDプロジェクトに200以上のコミットと
20,000行以上のコードを追加しました
0
3,000
6,000
9,000
12,000
15,000
May-16 Sep-16 Jan-17 May-17 Sep-17 Jan-18 May-18
IBM
Hitachi
OtherHitachi started contribution
Line of code
Line of codes in Node-RED repository
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Reliability: GUI testing framework
新しい問題の発生を防ぐGUIのテストコード
Call WebdriverIO API
Run test scripts
WebDriver commands
Access
T.B.D.Continuous integration
// Add an inject node and a debug nodevar workspace = require("workspace");var inject = workspace.addNode("inject"); // #1var debug = workspace.addNode("debug", nodeWidth); // #2// Connect an inject node with a debug node, and deploy itinject.connect(debug); // #3workspace.deploy(); // #4
#1 #2
#3
#4
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Reliability: Persistable Context
Node-REDは、Context機能を使用してノード間でデータの共有が可能。現状、データはメモリ上に保持。
The data is lost…
Memory
Persistable Context機能は、外部ストレージにデータを記憶します。
Restarts Node-RED
Restarts Node-RED
Persist data across restarts
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Connectivity: Node generator
▪ Node generatorは、JavaScriptコードまたはSwagger定義からノードを生成する機能
▪ 外部システムとの接続が簡単
Node-RED
Node development phase Production phase
Node Generator
* Currently under the development
Deploy
Node generator project:https://github.com/node-red/node-red-nodegen
JavaScriptcode
Swaggerdefinition
(e.g. MATLAB)
Original nodeMATLAB®
(MPS)
MATLAB
Flow Connection Gateway*
REST API
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Functionality: Message sequence nodes
一連のメッセージをグループとして処理が可能。Node-REDでのさまざまなアルゴリズム記述が容易
にできる。
0
...
99
CSV data
0129899
Sequence of Messages
1399
Filtered Sequence(odd records)
N
Accumulated ValueCSV recordper message
(1+3+..99)
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Functionality: User defined icon
ノードのアイコン変更機能。固定であったノードのアイコンを、例えばセンサデバイス
毎等に変更し、一見して区別できる。
before after
MQTT
MQTT
MQTT
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Functionality: Internationalization
◼ フローエディタの多言語対応
◼ ブラウザの言語設定を基に日本語や中国語でフローエディタを表示する機能
JapaneseChinese
English(Original)
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Popularity: Node-RED introductory book
http://amzn.asia/hQBvEIK
Contents
▪ Create your original
application by your own!
▪ What is a "program"?
▪ You can create programs
easily with Node-RED
▪ First Node-RED flow
▪ What kind of nodes
can you use?
▪ Let’s create useful applications!
Node-REDコミュニティを拡張するためのNode-RED
入門書を発行しました。
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グローバルカンファレンスにて登壇
44
• 日立は、Node-RED向けコネクタ部品の開発容易化ツール、Node generatorをGitHub上で開発しており、6月に初版をリリース
• 10月にカナダで行われたLinux Foundation主催のカンファレンス、Node+JS InteractiveにてNode generatorの解説とデモを実施
Node-RED開発者によるSlack上の反応
登壇の様子https://youtu.be/3_7BikDCXk8
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他社所有商標に関する表示
45
• HITACHIは、株式会社日立製作所の商標または登録商標です。• MATLABおよびSimulinkはマスワークス社の米国およびその他の国における登録商標または商標です。
• Microsoft Dynamicsはマイクロソフト社の米国およびその他の国における登録商標または商標です。
• ServiceNow、ServiceNowのロゴ、ならびにその他のServiceNowのマークは、米国およびその他の国で登録されたServiceNow, Incの商標または登録商標です。
• その他記載の会社名、製品名などは、それぞれの会社の商標もしくは登録商標です。