Smart Printing Factory TestbedIzumi Watanabe (Fujifilm),

Jan 31, 20191

2019/1/31 IIC/RRI共同ワークショップ

● ⾃⼰紹介渡邊 泉

所属：富⼠フイルム(株) グラフィックシステム事業部 兼富⼠フイルム グローバルグラフィックシステムズ(株) [FFGS]

技術本部 IT戦略グループ担当部⻑

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なぜ富士フイルムが取り組んでいるか？

富士フイルムグループの事業概要 (https://www.fujifilmholdings.com/ja/investors/pdf/other/ff_presentation_201807_001j.pdf)

・1960年にオフセット印刷用刷版商品化印刷材料の世界第一のシェア(2017年)

・機器・ソフト・技術サービスも提供・富士ゼロックスとも連携

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印刷事業の特徴：・市場と業務を知っている・顧客数は多い

当社の基本は「材料メーカ」→ IT、IoTは専門家の指導が必要

販売から開発・製造まで、F F G Sのネットワークは世界に広がり、すべての拠点が、⼤きなイノベーションを⽣み出すために⾃在に連携しています。

FUJIFILM Global Network

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Textile & fashion items

Interior & exterior

decorations

Folding cartons

Food packaging

Furniture decoration Printed

papers

Automobile interior & body

decorations

Medicine

現在、印刷は単に紙にマーキングするだけではありません。印刷は社会や⽣活のさまざまな場所で使⽤されています。

Testbed 参加者と役割

● 参加企業富⼠フイルム - プラットフォームサービスの提供IBM - ビッグデータ分析とSI提供富⼠通 - ダッシュボード提供RTI - リアルタイムで安全なミドルウェア提供東芝 - Edge Gateway⽤のAPIボックス提供

● 協⼒企業（⾮IIC会員）印刷会社

承認：2018.4⽉ https://www.iiconsortium.org/smart-printing-factory.htm6

Business View

● Vision• 関係者の利益になる、より効率的な印刷の仕組みとプロセスの確立

● Key Objectives• 注文にジャストインタイムで対応する、「小ロット」注文などの

新しいビジネスサービスを可能にする。• 設計→見積もり→注文→校正→印刷→ポストプレス→納入の各段階を

通じて、エコシステムパートナー間のコラボレーションを含む複雑な印刷生産ラインで、生産性と柔軟性を向上する。

• 印刷エコシステム全体の、機器や生産ラインの状況を一元的にリアルタイムで可視化する。

• 印刷機器などの予知保全をすることで、生産稼働時間を最適化する。

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現状：不⼗分⼗分なモニター、⼿作業の⽣産計画、⼿書きの⽇報・状況報告、予防的な保守

Smart Printing Factory Testbed

テストベッドを適⽤• 発注および機器の稼働状況に基づいた、リアルタイム

な⾃動計画が適⽤される。• 各タスクの実績レポートをセンサーデータとデバイス

ログから取得される。• ⽣産は、複数の⼯場や企業にわたって調整済みの複数

⼯程で構成される。

期待される解決策• 進⾏状況を視覚化して共有する• より多くのタスクを効率的に計画する• 収集した情報に基づくより正確なコスト管理• 運転パターンの変化検出による故障予測

これらのビッグデータの分析は、IoTテクノロジを使⽤することで、印刷業界全てにおいて、⾼い⽣産性、低コスト、⾼信頼性、の印刷物製造をより柔軟に実現するのに役⽴ちます。

Business View: 現状と Smart Printing Factory Testbed

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Usage Scenario 1  ‐稼動と工程進捗のモニタ

➀➁

発注者

印刷会社経営者

現場管理者

作業者

SPF IoT センタ

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Usage Scenario 2‐製造計画の最適化＆企業連携

請求書

注文書

データ加工 印刷 後加工 梱包・配送

作業指示作業指示作業指示作業指示

Sensor Sensor

log data data/log data

Edge/ Gateway

分析報告書

稼動分析

会計アプリ

スケジューラ

Sensor

資材メーカ 物流会社

SPF IoTセンタ

原稿

Flow of “Objects”

Flow of Data

SPFアプリ

SPF情報アプリ実績データ

製造計画データ

注文データ

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Usage Scenario 3 ‐ Improvement of total printing process:in‐production system view, and components targeted by testbed 

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Business View: Values 

Businessa) ROIの管理が容易になり、収益の特定と改善に役立ちます。b) 生産性の増加により、注文を増やし、売上を増やすことができます

Economica) 工場生産効率の向上による印刷生産の最大化b) 廃棄物を最小限に抑える。（紙、校正用紙、インク）c) 印刷品質の最適化により、不要な再印刷を最小限に抑える。d) 稼働状況から修理時期を予測することにより、保守コストと停止時間の最小化し、ス

テータスデータと事前に修理計画を準備します。

Societala) これまで少ロットのために高価だった印刷物が提供できるようになる：

絶版の本、急ぎの少数の紙のDM、パーソナライズされた高品質の記念品、etc.

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Smart Printing Factory (SPF) Architecture Overview

IoTBOX

IoTBOX

IoTBOX

Edge

Edge

Edge

DeviceAuthentication

vs DDoS

Firewall

SSL/TLS

DNS

LB

CDN

PageRule

MQTT/TLS

MQTT/TLS

IoTBus

Platform Tier Service Tier

AssetMaster

SPFMember

SPFOperator

3G etc.

3G etc.

3G etc.

Monito-ring

ServiceMonito-ring

JobSched-uler

Jobs

Optimizer

JobService

JobOrder

AssetIoT

Bus

Security

Security

Data

Control

Alertetc.

Printers

Delivery Phases

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Phase 範囲 成果物 予定1.基盤整備とデータ収集

装置の測定、監視、およびKPIの決定

2つの製造ラインで実施• ブラウンフィールドを含む印刷⼯場の機器からデータ

を収集して保存します。• 印刷会社の⽣産性・印刷品質管理のためのKPIの初期

値、計測対象と基準の規定。• APIの定義（システム間、デバイス間）

Technical report 2019 Q1(2019年3⽉)

2.⽣産最適化データ分析とKPI検証

引き続き、2つの製造ラインで実施• KPIの改良：定義したKPIの可否検証、実際の印刷業

務の効率と品質改善の向上に⽤いる• リモート保守環境の実装• プロセス改善とメトリクスの実証は管理者向けを想定

している• KIPや実績を可視化できるダッシュボードの設置

WhitepaperDemonstration

2019 Q3(2019年9⽉)

3.⻑期⽬標トータル印刷プロセスの改善

• 予知保全への取り組み Technical DocumentWhitepaper

2020 Q1(2020年3⽉)

IoTデータ収集の進捗

東芝デジタルソリューションズ(株)

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Phase‐1:進捗状況

Through the press management system

PressMachine

Cutter Folding Binder Inserter

Die Cutter Foldergluer

Foldergluer

Surfacetreatment

(2017/8)(2006/9) (2014/8) (2007/6)

(2004/6) HSG-PB800(2000/1)DTS-50

(2014/3)(2014/1)

prepress press postpress

PressMachine

Using IoT Gateway (準備中)

Using IoT Gateway (実施)

16()内は設置時期。すべレガシー機器

エッジデータ取得テストの実装

IoTStandard Pack

IoT-GW

Modbus/TCPEdge Agent

3G

CartonFormer

IoT-GW

MC

PLC

3G

StickingMachine

SHUB

【Legend】Ether cable

Metal cable

リモート IO (Digital)

リモート IO (Analog)

DADry Contact

可視化

Edge AgentBrown FieldDeploymentwith OT/IT expertise!

Printing Factory

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対象となる製函機(例)

● 紙の折りたたみボックスを作る機械。● 型抜きされた箱は、折り目を付け、畳まれ、接着される

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Folder gluer

工場での実施課題

1. フェーズ 1 – ブラウンフィールド機器の課題1. 機器製造メーカのデジタル機器への認識が弱い

• ⼤多数の旧型加⼯装置はデータを外部へ出⼒する機能やインタフェースが無い。⼀⽅、最新の印刷機はデジタル化されインタフェースを装備しつつある。

• 機器メーカは印刷物加⼯の機能の知識は豊富だが、PLCやICTの知識が弱い

• 東芝は、機器メーカからのサポートが無くてもPLC接続などの⽅法を考察できた2. フェーズ 2以降の課題

1. 機器の稼動が、元々の各「注⽂」の進⾏状況と関連つけて視覚化する必要がある。

2. すべての⼯程/タスクを、「準備/テスト」「稼動」「クリーンアップ」というサブタスクに分割すると分析しやすい。

3. 機械と作業員の活動は別々に管理し、作業員の教育へ流⽤を検討するべきである。

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Toshiba IoT Standard Pack

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必要なアプリをカンタン導⼊遠隔監視に必要な機能・サービスを個別メニュー化

柔軟性のあるメニュー構成⽅式を採⽤。ビジネス形態にマッチした機能やサービスを必要な分だけ選択できます。

1 2遠隔監視を⽀援する様々なアプリとの連携が可能。継続的な改善につながるアプリもオリジナル開発できます。

東芝のノウハウを結集した遠隔監視テクノロジーをコアにして

更なる“拡張性”を追求

⾒える化とその先に必要な機能・サービスを

ビジネス形態に即して選択

Sensor data

Sensor data

Machineactivity Machine

activity

3スムーズな拡張性予算に合わせてスモールスタートが可能。対象装置や事業規模を拡⼤するタイミングでスムーズに拡張できます。

SPFアーキテクチャの検討

日本IBM(株)

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Architectural Decision Points of SPF

IoTBOX

IoTBOX

IoTBOX

Edge

Edge

Edge

DeviceAuthentication

vs DDoS

Firewall

SSL/TLS

DNS

LB

CDN

PageRule

MQTT/TLS

MQTT/TLS

IoTBus

Platform Tier Service Tier

AssetMaster

SPFMember

SPFOperator

3G etc.

3G etc.

3G etc.

Monito-ring

ServiceMonito-ring

JobSched-uler

Jobs

Optimizer

JobService

JobOrder

AssetIoT

Bus

Security

Security

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Data

Control

Alertetc.

Security of Application

IoT Connection

Security of Platform

Split Platform and Service

Add application easily

Device authentication

Flexibility for data

Store big data

Job submit

Confidential information

● IIRAの3ティア構造アーキテクチャーに合わせて、SPFも3つのティアに分割• Edgeティアは、SPFでは⼯場側のIoT Box• クラウド上のPlatformティアは、Edgeからのデータを受け取る、IoTバスで対応。

Edgeからのデータの増減や、データ種類の増⼤に合わせて、独⽴して柔軟にサーバー構成を増減できるよう分離している。

• Enterprise Tierは、SPFではサービス・ティアと呼ぶ。プラットフォームとは独⽴させ⾮同期接続にすることで、IoTの構成変更の影響を極⼩化する。

• サービスTierでは、APIを介して様々なサービスの追加を可能とする。• Implementationは今後最終化される。

IIRA (Reference Architecture)とティア分割について

Service TierEdge Tier Platform TierSPF:

IIoT Platformとしての信頼性確保(Trustworthiness)

1. Security• IoT通信はMQTTで実施し、暗号化はTLSで実現する。• Edgeの認証は、Edgeごとに発⾏する、ClientIDと認証トークンでTLS通信。Token管理も実施。• IoT、WebのDDoS攻撃対策およびCloudアプリの脆弱性対策も実施する。• 不正アクセスの防御を、Black/WhiteListにより実現。

2. Safety• 印刷⼯場からのアラートのモニタリングとハンドリングをすることで、Outboundでの安全対策が可能。• Cloud内のセキュリティ対策としては、常時ログをMonitorし、分析する。

3. Reliability• クラウド上の信頼性確保は、本番システムにおける複数DCの冗⻑構成、および定期メンテナンスと運⽤で

確保する。• クラウドにより、負荷の増⼤やアプリの増⼤にも柔軟に対応可能。プラットフォーム側とサービス側は独

⽴して資源変更。4. Resilience

• クラウド上のDRは、本番システムにおける複数データセンターにまたがるデータ複製で実現する。5. Privacy

• SPFにおける秘匿情報は、発注者名と品⽬など営業秘密情報をマスク。アクセス権限で厳密に管理。• 秘匿情報の、データベースのデータ暗号化を実施。• Edgeがアクセスできるクラウド上のメッセージは、Topic(queue) を分離してデータの独⽴性確保。

まとめ

IICの仕様に基づき、SPFはセキュリティ、安全性、信頼性および弾⼒性を備えたプラットフォームです。

この印刷業界プラットフォームを利⽤して、印刷⼯場は印刷業界内の印刷作業負荷を最適化することができます。

SPFは、印刷機器などの資産に対して予知保全を実⾏することで、⽣産の稼働時間を最適化できます。

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Thank you for your attention.

Smart Printing Factory