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最新システム技術の海外動向～乱立するIoT標準化の今を読み解く～

IPA/SEC ソフトウェアＧ

2015/11/20

IPAセミナー


本日の内容

1. IoT (Internet of Things)とは？

- 発想とその目指すところ

- IoTとCPS (Cyber-Physical Systems)

2. 先行する欧米の取り組み

- 政府機関、推進団体の構図

- 標準化への動き

- ここまで来ているIoT適用事例紹介

3. 我々のより良い生活にどう関わっていくか？(Smart Cities構想)


IoTCyber-Physical Systems

(CPS)

Industrie 4.0

Industrial Internet

M2M

System of Systems

世の中では、いろいろな言葉が飛び交っています・・・

Ecosystems


海外動向調査活動

次の観点で、先行する海外の動向を調査しました。・Internet of Things から SMART Ecosystemsへの欧米の取り組み・Systems EngineeringとSystems Engineering Competencyの適用

調査方法は、下記EU、ドイツ、米国の政府機関、推進団体・企業からの公開文献を収集・通読し、概要をまとめた。

調査文献　カバレージ

調査領域

国団体 IoT CPSIndustorie

4.0Ecosystems

SmartcitiesCleanProduction

IndustryTechnologies

BusinessSolutions

MarketingSystemsEngineering

Security byDesign

EU IERC 3 ○ ○ ○ ○EC 6 ○ ○ ○ ○ ○ ○

DE acatech 2 ○ ○ ○ ○Agenct FRG 11 ○Fraunhofer 3 ○ ○ ○ ○ ○ ○DIN/VDE 1 ○ ○

US NIST 10 ○ ○ ○ ○ ○ ○IIC 4 ○ ○ ○ ○ ○ ○SEI 2 ○PCAST 2 ○INCOSE(NSF) 3 ○ ○IEEE 1 ○ ○ ○ ○GE 3 ○ ○ ○ ○ ○IBM 2 ○ ○ ○ ○ ○

45


1. Internet of Things (IoT)の概念

ＩｏＴが目指すのは、理想的にはモノがいつでも、どこでも、何とでも、また誰とでも、あらゆる経路、ネットワークまたサービスを使ってつながることを可能にすることである。さらにＩｏＴは、インターネットの新しい変革であり、モノはそれら自身を認識できるようになり、それら自身についての情報をやり取りでき、他から集められた情報にアクセスできる知能を持つようになる。（ヨーロッパＩｏＴ戦略研究課題 2012)

つながる先にある価値への気づき

The Internet of Things 2012 New Horizons: IERC - Internet of Things European Research Cluster

Horizon 2020

・EU最大規模の調査・研究・革新プログラム

・７年間 (2014 – 2020) 800億ユーロのファンド

・調査・研究と革新を組み合わせ、科学技術・産業のリーダシップ、社会貢献活動の実現を助ける。

・ゴールは、ヨーロッパが世界レベルの革新に向けた公共と民間の協業を容易にすることである。


Internet of Things in the context of Smart Environments and Applications

Internet of Things - Smart Environments and Smart Spaces Creation

Smart Ecosystemの連携

Horizon 2020

Cyber-Physical Systems

Cyber-Physical Systemsの実現

System・Dataを経済的にシェアする発想(Economic)

そこから得られるデータをもとに、新しいビジネス開発、より良いビジネス判断ができるようにする。

クローズドなシステムからオープンなシステムへ

様々なドメインのシステムに、インターネットを介してアクセスできる

The Internet of Things 2012 New Horizons: IERC - Internet of Things European Research Cluster


IoT と Cyber-Physical Systems そして Smart Ecosystems

あらゆるデバイス、ネットワーク・サービスと人が、Internetを通じてつながる世界を実現する。そのために、それぞれの接続をつかさどるのが、Cyber-Physical Systems である。

領域ごとのネットワークサービスをオープンにつなげて、それぞれで蓄積されたデータを共有する。Industrie 4.0も、ひとつのEcosystems である。


ITシステムは、統合に向かっている

情報システム

組込みシステム

モバイルシステム

サイバーフィジカルシステム (CPS)

スマートエコシステム

データ量の増大（宝の山）

ITシステムの大きなトレンド

ビジネスプロセスの最適化

ゴール

ソフトウェア/システムズエンジニアリング

重要品質

IS主導ワークフローに組込まれたデータを含む

セキュリティ

センサー/アクチュエータの技術的プロセスの最適化

ES主導データ格納のためISにアクセス

セーフティ

ビジネスプロセスと技術的プロセスを対等に最適化する

ES/IS統合組織をまたがったエンジニアリングの対等な立場での関与

セーフティとセキュリティ


The Fourth Industrial Revolution

Industrie 4.0Industrie 4.0は、ドイツの製造業、製造装置サプライア、ITビジネス・ソリューションのサプライアとしての地位を将来にわたり強化していく機会をもたらすものである。

Industrie 4.0 中心人物カガーマン氏(acatech Pro. Dr. Kagermann)

動機：調査・研究にもとづく世の中の４つの変化• 国際競争 (価格競争力←低コスト）世界有数の高コスト体質• 資源・人手の不足• 人口構成の変化（少子・高齢化）• 都市化 (都市集中）ソフトウェアの役割と製造設備に接続するITの増大

「Industrie 4.0」プロジェクト開始 (2012) ・スマート工場つまり「考える工場」の開発

・目的：付加価値を持って製造コストの大幅削減、国際競争力の維持向上を図る

・製造のデジタル化：自動化・省力化・ネットワーク化による生産効率向上、リアルタイム性確保、ＳＭＥの強化・活性化

これまでの、均一製品の大量生産による低コスト化から

顧客要求に即応できる低コストでカストマイズ性をもった付加価値のある量産システムに変えていく Recommendations for

Implementing Strategic Initiative INDUSTRIE 4.0 acatech (April 2013)

ドイツ政府主導


2015/09世界２１か国、220企業の参画

Industrial Internet

Industrial Internet (インダストリアル・インターネット)

目的：先進的な分析をもって革新的ビジネス成果をもたらすより良い判断ができ、新しいビジネスを創出するができるよう、導くこと”Internet Thinking”（インターネットで考える）を産業界に適用すること

Industrial Internet Consortium (IIC) 設立 (2014/03)・ Industrial Internetの成長を加速さす非営利団体・産業界、学界、政府機関を巻き込んで、Ecosystemのベスト・プラクティスを集めて助成する・米国政府機関 NIST (National Institute of Standards and Technology)の

Public Working Group (PWG)として活動

2014/03 設立

ビジネス目的に多くの企業が参画


Internet of Things 海外動向俯瞰

幾多の議論・ＩＴ環境変化

-Internet普及-Systemの多様化-ビジネスの多様化

・エネルギー事情・経済・産業事情

-国際競争力-生産性・コスト-労働力

・・・

経済・ビジネス・IT環境の変化

IT技術変革

・ネットワーク環境膨張・膨大なデータの氾濫・System of Systems・一社で解決できない複雑さ・経済的なシステム要求

標準化=ビジネスの覇権


IoT 推進勢力図

http://www.bitkom.org/en/Default.aspx

http://www.bitkom.org/en/Default.aspx

http://www.vdma.org/

http://www.vdma.org/

http://www.zvei.org/

http://www.zvei.org/

http://www.google.co.jp/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCLrPwe2318gCFcE3pgodhh0K4Q&url=http://tuttle.blog.so-net.ne.jp/2012-12-13&psig=AFQjCNFsYB4pL9VZuhlZTxwsuRj1Ca6uqg&ust=1445649827326056

http://www.google.co.jp/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCLrPwe2318gCFcE3pgodhh0K4Q&url=http://tuttle.blog.so-net.ne.jp/2012-12-13&psig=AFQjCNFsYB4pL9VZuhlZTxwsuRj1Ca6uqg&ust=1445649827326056


Industrie 4.0


政府主導にもとづく体制

Industrie 4.0

acatech president

ドイツ工学アカデミー

ドイツ「 Industrie 4.0 」と EU における先端製造技術の取り組みに関する動向：JETRO (2014/6)


最大の予算

Next

ドイツ「 Industrie 4.0 」と EU における先端製造技術の取り組みに関する動向：JETRO (2014/6)


1. 技術推進センサー・アクチュエータの工学設計、ネットワークシステムの振る舞いアルゴリズム、自律システムとプラットフォーム

2. 標準化相互互換の標準の必要性、国際的なサポート

3. 人間系の研究人間－機械の相互作用の研究、実装人の要素〈ワークフロー、状況の妥当性、機器の操作性、使い勝手などの論理）

4. CPSのセキュリティと安全既存の法律の見直し、個人情報の保護の指針

5. 啓蒙活動CPSによる社会変革の利点についての啓蒙、セキュリティと安全の課題を知らしめる教育

6. ビジネスモデルCPSの新しいビジネスモデルを探求するプラットフォームの構築

acatech（ドイツ工学アカデミー）からのIndustrie 4.0へのRecommendations (4/2013)

7. 中小企業 (SME)の活性化SME (Small Medium Enterprise) 参加の共同研究プロジェクトやプラットフォーム開発の促進

8. 課題の把握研究機関は、グローバルネットワークでのすべての課題を収集・把握・分析

9. 教育教育コース（コンピュータサイエンス、エンジニアリング、ビジネスマネジメント）は、CPSの要件に対応する必要がある

10. 産学連携産業界、研究機関との革新的提携によるCPSについての学術的プロジェクト開始

11. ショーケースCPS関連ショーケースとしてのパイロットアプリケーションおよび効率的生活ラボの設立

acatech Recommends;

Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0 4/2013


水平統合：場所の制約を飛び越えたつながり垂直統合：工場内での生産オートメーションのつながり

首尾一貫したエンジニアリング：ライフサイクルを通してシステムズ・エンジニアリング人がバリュ・チェーンの指示：人の適格性

Industrie 4.0 の目指す４つの方向性

Reference Architecture Model Industrie 4.0 (RAMI4.0) 7/2015

我々は、世界中に配置された工場をネットワークでつなぎ “ひとつの世界工場” としてコントロールできなくてはならない。


営業

研究・開発

企画購買製造物流

サービス

IT、共有サービス

財務、税務、法務

垂直

バリ

ュー

チェ

ーン

生成

企業内

垂直バリューチェーンのデジタル化

サプライヤー企業内お客様

サプライヤーのネットワーク

協力会社購買製造物流

企画

お客様ネットワーク

水平バリュー生成チェーン/ネットワーク水平バリューチェーンのデジタル化

垂直バリューチェーンのデジタル化：販売から研究開発、製造、物流まで、情報とデータの一貫した流れを確保

→コストが下がる可能性がある

水平バリューチェーンのデジタル化：お客様から自企業を通じてサプライヤーへ情報とアセットの流れを作る

→お客様の要求を即座に満たす（カストマイズ）

デジタル化の流れ

情報・アセットの流れ

垂直と水平


標準化を重要視

Industrie 4.0 市場調査結果

標準

プロセス・組織化学

機械・プラント建設

電気・電子機器

ドイツにおける市場調査結果(2013-2014)：・効果が大きく期待される領域：化学・機械・プラント・電気・電子機器

・推進への課題：標準化・プロセス・体制が重要

調査対象：ドイツ企業278社（製造・エンジニアリング、自動車、プロセス、電気電子システム、情報通信産業）


Industrie 4.0 市場調査結果(つづき）

Industrie 4.0に関する市場調査結果 (2013)

対応準備状況

対応内容情報収集

調査・研究に参加

実践に移行中

競争力への重要度合

製造業にとって：重要

ユーザーにとって：平均的

つながることへの最も重要な課題

標準化

プロセス・組織

専門家の不足

調査・研究

トレーニング

規則・規定

製品の稼動

ビジネス・モデル

セキュリティ保護

実装にあたり必要な支援

経験を共有する機会

定期的ニュースレター

WGへの参加

教育コース・セミナー

研究プロジェクトへ参加

オンライン・フォーラム


Reference Architecture Model Industry 4.0 (RAMI4.0)

English Version July, 2015

ドイツ電気・電子工業連盟ドイツ・エンジニア協会/ドイツ電子技術者連盟

Reference Architecture Model Industry 4.0 (RAMI4.0)


Targets for the Reference Model （RAMI4.0の狙い）

1. Illustrative and simple architectural model（説明できるシンプルなアーキテクチャ・モデル）Structuring of all Industry 4.0 aspects into manageable partial contents for focused discussions （管理可能な部分の議論）

2. Localization of existing norms and standards（既存の基準、標準による最適化）

• Identification and closing of gaps （Gapの識別と解決）• Identification of overlaps and establishing preferred solutions

（重複の識別と好ましいソリューション確立の識別）• Identification of subsets of a norm or a standard for rapid implementation of

partial contents of Industry 4.0（部分要素の早期実装のための基準、標準を識別する）

3. Localization of Use Case content （ユースケースの最適化）• To identify and close technical gaps for the implementation of use cases

（ユースケース実装に際しての技術的Gapの識別と解決）• Identification of development opportunities for the future

（将来の開発余地の識別）

RAMI4.0の狙い Reference Architecture Model Industry 4.0 (RAMI4.0)


New added for I4.0:Beyond Individual factory

New added for I4.0:Product or work piece

Reference Architecture model for Industrie 4.0 (RAMI4.0)RAMI4.0 has been put forward for standardization as DIN SPEC 91345. UNDER REVIEWING to be issued 2016/B.

IEC 62890: Life-cycle management for systems and products used in industrial-process measurement, control and automationIEC 62264: The manufacturing operations management domain (Levels) and its activities, and the interface

content and associated transactions within a Level and between Level sIEC 61512: Models and terminology; Data structures and guidelines for languages

(Properties)

Decom

positio

n o

f a m

achin

e

ITレ

イヤ

ー


Classes of objects

VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control (GMA) are to be set in relation to each other,so as to arrive at a definition of an I4.0 component:

The form of an entity

The aim of I4.0 component is to detect non-I4.0 compliant communication relationshipsleading to make them accessible to end-to-end engineering

Reference Architecture model for Industrie 4.0 (RAMI4.0)

I4.0非対応

I4.0非対応機器を検出して、アクセス可能にするよう導く

Verwaltungs-schale (管理の器）

I4.0 コンポーネント（例）


The next steps;

Identification: 識別ネットワーク製造の中で、モノが自律的にお互いを見つける（識別）できるため。Things to autonomously find each other within networked production.

Different standards for this exist today, a unified solution has to be developed.

Semantics: データ交換の作法機器間の通信のため、多種のベンダーによるデータ交換が発生する。共通の文法、データフォーマットを含む統一されたセマンティックスが必要。A cross-vendor data exchange for communication between machines,

the unified semantics including a common syntax for data are necessary.

Quality of Service (QoS) for Industrie 4.0 components: 品質定義ミッション・クリティカルなサービス、時間同期、リアルタイム性、信頼性など、Industrie 4.0コンポーネントに求められる品質定義Mission-critical services such as time synchronization, real-time capability or reliability of Industrie 4.0

components have to be defined.

Industrie 4.0 communication: 通信プロトコル有り余るほどの通信接続、プロトコルが存在する。もっとも一般的な例は、Ethernet, OPC UA,M2Mの通信プロトコルなどである。 Industrie 4.0 に適した通信方法を調べるべき。

Reference Architecture model for Industrie 4.0 (RAMI4.0)


Industrial Internet


フレームワーク

2014/7追加Data

Management

IIC organization

インダストリアル・インターネットの進化の４フェーズ

Industrial Internet Consortium

自律的

技術WG セキュリティWG

テストベッドWG

ユースケース

フレームワークデータ

マネジメント


Steering Committee Members:

Dr. Prith BanerjeeManaging Director of Global Technology R&D, Accenture

Mr. Mobeen KhanExecutive Director, Advanced

Mobility Solutions, AT&T Business Solutions

Mr. Paul DidierSolutions Architect

Manager, Internet of Things Group, Cisco Systems

Dr. Jacques DurandDirector of Standards and

Engineering, Fujitsu

Dr. Joseph J. SalvoDirector of the Industrial

Internet Consortium, General Electric

Mr. Jeff FeddersChief Strategist, Internet of Things (IoT) Group Strategy and Technology Office, Intel

Dr. Richard Soley Executive Director, IIC

Dr. Stan SchneiderCEO, Real-Time Innovations,

Inc.

Dr. Janos SztipanovitsDistinguished Professor of

Engineering, Vanderbilt University

IIC Steering Committee

Jack DesjardinsVP of Operations and Ecosystem & Alliance Development IBM Analytics – Internet of Things

Industrial Internet Consortium

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Banerjee

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Khan

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Didier

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Durand

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Salvo

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Fedders

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Soley

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Schneider

http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Sztipanovits







http://www.iiconsortium.org/sc-bios.htm#Desjardins


NIST Organization

NIST Engineering Lab. Organization

NIST CPS PWG (Public Working Group)= IIC

NIST: アメリカ国立標準技術研究所

サイバー・フィジカルシステムプログラムオフィス

エンジニアリング・ラボ


NIST – CPS PWG (Cyber-Physical Systems Public Working Group)

The CPS PWG is a key component of the NIST CPS program• NIST ミッション: 米国の革新と産業の競争力を推進することで、安全・安心の

強化と生活の質を向上させる。そのため、産業、学会、政府が協業する。

• CPS PWG ゴール:• CPS のフレームワークとロードマップ策定支援• CPS の研究・開発・展開


• Reference documents:

• Cyber-Physical Systems Public Working Group, NIST

• Framework for Cyber-Physical Systems

• 1. Release 0.7: Preliminary Discussion Draft 03/03/2015

• 2. Release 0.7: Discussion Draft 08/17/2015 updated

• 3. Release 0.8: Draft for Public Review 09/18/2015

• Industrial Internet Consortium

• Industrial Internet Reference Architecture Version 1.7 06/04/2015


Reference: Framework for Cyber-Physical Systems Release 0.8 (Draft for Public Review)

CPS(Cyber Physical Systems)の定義

Cyber Physical Systems(CPS)は、コンピュータ（データ）処理、ネットワーク、センサーとアクチュエータを統合し、人間との関わりを含む様々な環境との関わり度合いを持ってリアルタイムで機能を果たすもの。

でー

たデータ処理

ネットワークセンサーと

アクチュエータ

物理システム仮想システム

データ通信

システム

CPS

CPS = IoT + Control & Decision making (NIST)

注）CPSについて、同様あるいは関連したシステムとコンセプトを説明する多くの言葉やフレーズが存在する。Industrial Internet, Internet of Things (IoT), Machine-to-Machine (M2M), Smart Cities, 等々・・・それらコンセプトには著しいオーバーラップがある。特にCPSとIoTについては、時として区別なく使われており、このCPS Framework ドキュメントにおいて記述されるアプローチは、IoTに対しても等しく適用可能と考えられるべきである。


Cross-cuttingの考慮の重要性EU/I4.0も同調←Systems Engineering

Industrial InternetCPS Reference Architecture

Reference: Framework for Cyber-Physical Systems Release 0.8 (Draft for Public Review)


Industrie 4.0 Industrial Internet

現状標準化への課題

・アーキテクチャの構造の違いからくるIoTの世界の分裂への懸念→ アーキテクチャのすり合わせ→ 言語 (Vocaburary)の統一→ 統一したセキュリティ・セーフティの規定


Industrie 4.0 Industrial Internet

現状標準化への課題

・アーキテクチャの構造の違いからくるIoTの世界の分裂への懸念→ アーキテクチャのすり合わせ→ 言語 (Vocaburary)の統一→ 統一したセキュリティ・セーフティの規定

2015-07-24

Industry 4.0DIN forms liaison with Industrial Internet Consortium to identify standards for Industry 4.0

The Industrial Internet Consortium (IIC) and the German national standards body, DIN, have agreed on formal cooperation

in the identification of standards related to Industry 4.0. The two organizations signed a Memorandum of Understanding on

June 17 in Berlin. The objective of this agreement is to coordinate the activities of DIN and the Industrial Internet Consortium

in support of standardization efforts in areas impacting Industry 4.0.

The Industrial Internet Consortium is a globally active, not-for-profit organization currently boasting over 180 members,

including small and large technology innovators, vertical market leaders, researchers, universities and governments.

The Consortium was founded in 2014 by AT&T, Cisco, GE, IBM and Intel. The Industrial Internet Consortium creates Industry 4.0

use cases and testbeds for real-world applications, develops best practices and reference architectures, and plays a key role in

defining standardization needs for internet and industrial systems

.

"The success of Industry 4.0 depends on the secure, intelligent merging of virtual processes with real production. Concentrated,

coordinated standardization is an essential success factor here. We welcome our cooperation with the IIC," said Dr. Torsten Bahke,

Chairman of DIN's Executive Board.

“The IIC is pleased to have signed this liaison agreement with DIN,” said Dr. Richard Soley, Executive Director of the Industrial

Internet Consortium. “As our members continue to develop testbeds, we will generate various requirements and priorities for

Industrial Internet/Industrie 4.0 standards. We are pleased that – through this liaison – DIN will take these requirements into

advisement through their own standards work.”

DIN and DKE published the German Standardization Roadmap on Industry 4.0 in November 2013, which lays out recommendations

for action and identifies the standards work needed to successfully integrate the digital and real worlds. The second edition of

the Roadmap will be published in the autumn of 2015. This groundwork is being brought into the new "Industry 4.0 platform“launched by the Federal Ministries for Economic Affairs and Energy (BMWi) and of Education and Research (BMBF).

© DIN


インダストリアル・インターネットコンソーシアム（IIC）およびドイツの国家規格機関 DINは、インダストリ4.0に関連した標準(Standard)の策定において、フォーマルな協力に合意した。2つの組織は、6月17日にベルリンにおいて覚書 (MOU)にサインした。この協定の目的は、DINおよびIICそれぞれの標準化活動において、インダストリ4.0に影響を与えるエリアでの標準化について協業して支援しあうことである。

IICは、グローバルに活動しており、現在、大小の技術イノベータを含む、バーティカルな市場のリーダー、研究者、大学、および政府機関など180社を超えるメンバーを誇っている非営利団体である。このコンソーシアムは2014年にAT&T、シスコ、GE、IBM、およびインテルにより設立された。IICはインダストリ4.0のユースケースを作成し、実世界のアプリケーションのためのテストベッドを構築して、ベスト・プラクティスとリファレンスアーキテクチャの開発およびインターネットおよび産業システムのためのニーズを標準化するキーの役割を担っている。

「インダストリ4.0の成功は、実世界の生産ともどもバーチャルなプロセスの、安全でインテリジェントに統合されることにかかっている。集約され、調整された標準化は必須な成功要因である。私達はIICとの協業を歓迎する。」Dr. Torsten Bahke、DIN 執行役員会会長

「IICは、DINとこの連携協定にサインしたことに満足である」「私達のメンバーによる継続したテストベッド開発に伴い、私達は、インダストリアル・インターネット / インダストリ4.0の標準のために、様々な要件と優先事項を生成していく。この連携を通じて、DINがこれら要件を彼ら自身の標準化活動において考慮してもらえるのは、うれしい。」Dr. Richard Soley、IIC 常勤取締役

DINとDKEは、2013年11月にインダストリ4.0のドイツ標準化ロードマップを出版し、そのなかで行動のためのリコメンドとデジタルと現実世界を首尾よく統合するには標準化活動が必要と認識されている。ロードマップの第2版は2015の秋に出版される予定である。この新しいインダストリ4.0 プラットフォームは、経済・エネルギー連邦省（BMWi）と教育・研究連邦省（BMBF）によって完成される。

2015-07-24

インダストリ4.0DINとIIC インダストリ4.0の標準識別のための連携協定締結


標準化要求

国際標準化団体

INPUT

ユースケース

テストベッド開発

DIN SPEC 91345

MOU

協議・調整

ベスト・プラクティス

Industrial Internet Standard Industrie 4.0 Standard

私見

反映


Internet of Things Reference Architecture Landscape

2011 2012 2013 2014 2015

IOT-A D1.1 D1.2 D1.3 D1.4 D1.5

Internet of Things Architecture Architectual Architectual Architectual Architectual

Consortium (Accomplished) Reference Reference Reference Reference

Model v09 Model v15 Model v20 Model v30 (Accomplishment)

ETSI DRAFT TS102690 TS10269C

European Telecommunications Machine to Machine to

Standards Institute Machine construction Machine construction

functional architecture V1.11 functional architecture V2.11

ITU-T Y2002 Y2060

International Telecommunication Ubiquitous computing Overview of the

Union-Telecom. Standardization and support to NGN Internet of Things

ISO/IEC 29182 30141

International Organization for Standardization/ Architectual Internet of Things

International Electrotechnical Commission Reference Reference

Model v09 (under development)

IEEE P2413

Institute of Electrical and Electronic Engineers Standard for an architectual framework for Internet of Things (under development)

one M2M TR002

one M2M and Internet of Things Architecture Analysis

(in active)

TIA 4940.005

Telecommunications Industry Association Smart Devices Communication Reference Architecture

TTA KO 06.0282

Telecommunications Technology Association Requirements and reference architecture

(Korea) for open USN service Framework

IIC Version 1.7

Industrial Internet Consortium Industrial Internet

Reference Architecture

NIST Framework for Cyber-Physical Systems Release 0.7 Release 0.8

National Institute of Standards and Tecnology (Preliminary Draft) (Draft for Review)

Industrie 4.0 RAMI 4.0

VDI/VDE/ZVEI Reference Architecture Model Industrie 4.0

IoT標準化の動向

統廃合の結果、生きているのは、ピンクと開発中黄色


Standards for Internet of Things related

Toward IEEE P2413 – Standard for an Architectural Framework for the Internet of Things

現在開発中のIEEE Standardの方向性

https://www.ieee.org/index.html?WT.mc_id=hpf_logo



IEEE-SA Internet of Things (IoT) Ecosystem Study 2015

What is IoT?これまでのInternetとIoTの大きな違いは、センサーやアクチュエータが組み込まれ、かつ固有に識別できるデバイスに拡散・急増していることをいう。

IoTの正式な定義はどこにもない。多くの組織がIoTについての定義を作ろうとしている；がそれら定義は広く異なる。これら現状の多様な定義を見ると、象の話を連想させる。共通のIoTの定義なくして、ともに課題解決どころか問題領域の定義すら困難である。

IEEE:IoTは、あらゆる連携する人、物理的モノ、ITプラットフォーム同様、浸透したデータ収集、スマートネットワーキング、予測分析、より深い最適化をへて、より良く作る、運用する、また管理する物理的世界のあらゆる技術が参照するもの。

Reference: IEEE-SA Internet of Things (IoT) Ecosystem Study 2015

７人の賢者も全体が見えないと・・・






IoTへのモティベーション：

マーケットの観点：IoTの開発や展開は、既存のモノやサービスをより効率的（早い、安い、より良い）に提供したり、使いたいという要求によって、かつ新しい収益の流れをつくるモノやサービスの要求によってモティベートされる。

IoTのマーケットを生成するプレーヤー産業界 “off-line”：製造業産業界 “on-line”：多くはモノも含めたWebサービス業新しいサービスを作るけん引役研究機関・学会：理論生成や新しいモノ、素材を作り出すIoT成長の燃料役次世代の教育役政府・公共 : スマートシティ、スマートグリッド建設への政策策定、投資をもって牽引そのほか：新しい市場を作り出す起業家

IoTの成長を支えるマーケット・セグメント

消費者向け商品（スマートフォン、スマートホーム、スマート自動車、その他連携商品） eヘルス（ヘルスケア、フィットネス、臨床検査）スマート交通機関（公共機関、私的乗り物）エネルギー供給（スマート・グリッド）スマート・シティ配送・輸送公共の安全産業・製造業農業・天然資源管理ビッグ・データ分析新規領域（レンタル業、データ収集、混雑情報・・・）などがクロスでサービス






SOW（Scope of Work)

アプローチ：ネットワークに関するメジャーな標準、フォーラム、業界標準を調べて、必要な情報を定義する。

・ネットワーク接続形態・プロトコル・セキュリティ・パフォーマンス（パラメータ）・アプリケーションについてのラウティングとメディア選択・アプリケーションについてのパワーマネジメントとプロファイル・アプリケーションについてのリソースの規制と実装

IoTドメインごとの主要メトリクス、パラメータ・マトリックスを組み立てる。• メッセージングの要件（頻度、サイズ、多重、暗号化・・・）• パフォーマンス（待ち時間、ジッタ、・・・）• 可用性（冗長性、復旧・回復性・・）• 接続性（有線、無線、レンジ・・・）• 規制（電力、メモリー、CPU・・・）

リファレンスモデル策定を加速するため、• 他団体。WGのモデルを分析（ITU-T、ISO/IEC、IoT-Aほか）• それらリファレンスモデルのベンチマーキング• P2413による提案策定




・４重の信頼：防御、セキュリティ、プライバシー、セーフティ

・使用性：実装とシステム統合

・サイロ化：垂直統合(サイロ化)アプリを守る強力なバリア

・相互運用性の標準化

・マネタイゼーション：収益性・経済性・顧客識別

・教育

・スケーラビリティー

・４重の信頼：防御、セキュリティ、プライバシー、

セーフティデータは；－盗難、改ざんから守る－悪意のある攻撃から守る－意図した使用者以外には私的なものである－意図しない盗難、改ざん、暴露からの安全

・センサー、アクチュエータおよびデバイスの省電力化、低コスト化を図る

・ネットワークと通信－IPv6 自動構成－拡張できるアドレス空間－ヘッダーを圧縮フォーマット可能に再定義－システム制御の簡単さ－オープン/標準な通信手段－IPv6からIPv4への変換方法－IPv6が規制するノード (6LO、6LoWPAN)

・相互運用性・セマンティックと知性・ビッグ・データ・スケーラビリティ・機能安全



ビジネスモデルの観点での重要検討事項技術の観点での重要検討委事項






• グローバルに行き渡った調整• アーキテクチャとリファレンス・モデル• ４重の信頼：防御、セキュリティ、プライバシー、セーフティ• スケーラビリティ• アプリケーションの標準• 相互運用性

－デバイスの垂直統合内の相互運用性－水平統合の相互運用性

• その他6loとIPv6間でのL3/L2ゲートウェイは標準は今のところないその点で標準化が必要なのは、－移動体（自動車）のセンサーネットワークのまたぎ－デバイスの検知－セキュリティ－ネーミング－接続なし – デバイスをEnableにする－IoTシステムのシステムに対する予測と保障－モノの属性と情報のライフサイクルをもったビジネスモデルと価値創造のリンク－レイヤ-2 自動バスのレイヤ-3接続越え (CANopen、PROFIBUSなど）

ユーザの受け入れがキー価値の確信使いやすさ保守のしやすさ４重の信頼 “稼働している”が大事



標準化の観点での重要検討事項






• IEEE 802.11: (WiFi axs)• IEEE 1901: broadband over power lines (BPL).• IEEE 2030: Smart Grid Interoperability• IEEE 1888: Ubiquitous Green Community Control• Network Protocol (data-level)• IEEE 1451: set of smart transducer interface standards• ISO/IEEE 11073: health device communication standards• IEEE 1547: interconnection of distributed generation resources into the power grid in the US

IEEE Standards Drive OT and IT Convergence

IEEE P2413 ‐ Standard for an Architectural Framework for the Internet of Things (IoT)




様々なネットワーク上の複数システム間のメッセージ交換機能

組織

情報伝達

接続技術

8.経済的/規制的方針

7.ビジネス目標

6.ビジネス手順

5.商流/業務フロー

4.情報の理解

3.データ内容の相互運用

2.ネットワーク相互運用

1.物理的接続

政策的・経済的目標（方針・規定の具体策）

ビジネス間で共有する戦略・策略目標

ビジネスプロセス・手順間の運用連携

相互互換に関するビジネス知識の認識

データ構造の中にある内容の理解

システム間で交換されたメッセージのデータ構造理解

様々なネットワーク上のシステム間メッセージ交換機能

システム間での物理的・理論的接続を確立する機能

統制

アプリケーションシステム

イベントと制御

ネットワークレベル

相互運用性はスマートXXには必要不可欠






47

IoTの目指すところ

これまでの閉じたサイロ型システム

あらゆる機器がインターネットを介してつながり、システム間でデータの相互互換の世界にすることで、

・生産効率化・省エネ・低コスト（自動化・自律化）・ビジネス判断の最適化（ビッグデータ解析）・新規ビジネスの創出（これまでにない組み合わせビジネス）

欧米で共通に提唱されていること：

機器・データの相互互換により、よりイノベーティブなサービス・アプリケーションが生まれる

これまでのまとめ

48Copyright © 2015 IPA, All Rights Reserved Software Reliability Enhancement Center48

Physical Worldモノの接続・自律・自動化

Data management and Analytics

Sensing and Actuation

Cyber Worldデータの融合・分析・予知・予測・判断

ApplicationSmart Cities

ApplicationSmart Energy

ApplicationSmart Mobility

ApplicationSmart Factory

Data Repository

Cyber-Physical Systemsコントローラ

データアクション

目指す目的により、軸足領域は変わる

Industrial Internet：Smart machineと機器や人を業務としてつないで、先進的なデータ分析をもって革新的ビジネス成果をもたらすより良い判断ができるように導くこと

→サービス・ビジネス開発

New Business Creation with IOT

Industrie 4.0：ドイツ国内産業（特にＳＭＥ）の国際競争力を今後も維持強化する＝スマート工場「考える工場」の開発

・産業のデジタル化によって製造コストの大幅削減・生産工程の自動化・バーチャル化

生産効率向上・省力化・製造コストの極小化・ＳＭＥの強化・活性化

→生産性の革新、競争力強化

Revolution for production industry by IOT

標準化の必要


海外事例- 海外ではここまで来ています -

各国で公開されている事例：

• ＩｏＴと呼ばれる実証実験あるいは実用例

• SMART XXを目指して海外推進団体が進める実証的テストベッド


農業のIoT (機械メーカーJohn Deere）

ビッグデータとIoTは大規模農業に大きな影響を与えつつあるが、この分野の先端を走っている企業の1つが、機械メーカーであるJohn Deereだ。John DeereのField Connectシステムは、水分レベルを監視して無線でデータを送信し、農家がその情報を見られるようにしている。同社のウェブサイトによれば、この環境センサーは「気温と土壌の温度、風速、湿度、日射、雨量、植物の葉の水分量」についても計測できる。このデータは、農家がいつ作物が最適な水分レベルに達するかを予想するのに利用できる。この情報を活用すれば、農家は収穫時期を適切に判断できる。また、トレンドデータを利用することで、季節の変化が水分の保持率に与える影響についても知ることができる。

→自動化・省人力化と生産作業の効率化

https://www.deere.com/en_US/products/equipment/ag_management_solutions/field_and_crop_solutions/john_deere_field_connect/john_deere_field_connect.page


世界最大級の輸送業者UPS UPSは、センサから得られたデータとビッグデータ分析を、経費削減、効率改善、環境負荷の軽減などに役立てている。UPSは配送車に取り付けたセンサーで、速度、燃費、走行距離、停止回数、エンジンの状態などを監視している。UPSの公表によれば、同社は毎日8万台以上の保有車両で、センサーから200以上のデータポイントの情報を収集している。同社はこの情報を活用して、アイドリング時間や、燃料消費、有害物質放出量を削減している。また、同社のORION（On-Road Integrated Optimization and Navigation）プロジェクトでもビッグデータを使用している。このツールは、数億カ所の住所データ要素に加え、配送中に収集されたその他のデータを利用して、配送経路を最適化している。UPSは2017年までに北米すべての経路にORIONを適用する計画。

航空大手Virgin Atlantic Virgin Atlanticはネットワークに接続された多数の「ボーイング787」や貨物輸送デバイスによるIoTを利用している。各飛行機は複数のインターネット接続された部品を搭載しており、大量のデータが生成されている。Virgin AtlanticがComputerworld UKに語った話では、1フライトごとに0.5テラバイト以上のデータが生成されているという。

ビッグデータの分析プログラムは完全には実現されていないものの、このデータはメンテナンスがいつ必要になるかを予想したり、フライトの燃費の向上に役立てることができる。Boeing 787s to create half a terabyte of data per flight, says Virgin Atlantic Internet of things will create

a wide range of opportunities and challenges for airline by Matthew Finnegan | Computerworld UK |

Published 14:27, 06 March 13 51

運輸IoTのBig data Analytics

http://www.computerworlduk.com/news/infrastructure/3433595/boeing-787s-create-half-terabyte-of-data-per-flight-says-virgin-atlantic/

http://www.computerworlduk.com/author/matthew-finnegan/

http://www.computerworlduk.com/


公共IoT：バルセロナ市（スペイン）バルセロナ市では市内全域をカバーするWi-Fiで接続されたスマートパーキングメーターを使用して、住民に駐車可能な地点の情報をリアルタイムで提供するとともに、スマートフォンで駐車料金の支払可能にしている。また、スマートバス停では、タッチパネルでリアルタイム情報が得られるほか、市内全域をカバーするセンサーネットワークから得られた気温、大気質、騒音レベル、通行人の通行状況などに関する情報なども提供している。これら管理は、「Microsoft Azure」を使用してビッグデータシステムを構築し、同市が収集している無数のデータ要素の処理や分析を行い、得られた知見を、公共交通サービスの改善、メルセ祭りを始めとするイベントの計画、ツーリズムによる影響の把握などに活用している。

CALIPSO: IP connectivity architecture in Wireless Sensor Network (EC FP7)

http://www.bcn.cat/barcelonawifi/en/

http://www.microsoft.com/enterprise/it-trends/big-data/articles/barcelona-shapes-a-futuristic-city.aspx#fbid=MQ1D05DENBj

https://www.google.co.jp/imgres?imgurl=http://castellano.s59.xrea.com/images/flag/Flagbig.gif&imgrefurl=http://castellano.s59.xrea.com/spanish/essay/nationalflag.htm&docid=uRS-kwzEL2clJM&tbnid=mU1xYExD77ZK2M:&w=317&h=211&ved=0CAIQxiBqFQoTCLa52rD60sgCFUPcpgod2F8BNw&iact=c&ictx=1



Industrial Internet

開発中テストベッド事例（１）

Industrial Internet: 航空機製造現場における機器・工具の接続連携による管理

参加メンバー: Bosch, Cisco, National Instruments, and TechMahindra

マーケット・セグメント: 製造業; 電動工具管理

課題: ・製造システムが、工具の配置が適切に1m以内にあることが検出できるようになる・工具の誤った使用、過度な負荷による重大事故やケガを防ぐ・多くの工業製造には精度の高い作業を要する（正確なねじの締め付け力のような）

ゴール: 製造・保守現場におけるスマート・ツール（工具）の管理

要点: 製造資産管理、作業管理; 工場内での生産システムとの統合

商業的恩恵: 「工具のサービス」ビジネスモデルによる; 生産性、製造品質、作業安全の強化

Ann’t: 02/2015

航空機の製造現場での工作物、工具の適正な位置設定と、誤使用防止、部品ミス防止ConsortiumのTest bedとして実験

53

http://www.bosch.com/de/com/home/index.php



２年越しのプロジェクトとして、ＩＩＣメンバー４企業が専門技術を持ち寄ってテストベッドを開発中。

ツールが、その位置情報と計測データをセンターのＤＢに送信する。管理ソフトウェアがデータを分析して、製造品質の確保を支援する。正確な位置決め

それぞれのツールの位置によって、適切な作業指示が、自動的にツールに送られる。

Industrial Internet:

航空機製造現場における機器・工具の接続連携による管理

Bosch: 必要なソフトウェアCisco: 正確な位置識別関連National Instruments: ツールの通信連携Tech Mahindra: アプリケーション開発

54

Industrial Internet

開発中テストベッド事例（１）

位置決め




Industrial Internet

開発中テストベッド事例（２）


マイクログリッド・アプリケーション ‐ 通信によるコントロールCommunication & Control Testbed for Microgrid applications

参加メンバー: Real-Time Innovations, National Instruments, Cisco

マーケット・セグメント: Smart Grids, 特に太陽光、風力による発電と貯蔵を統合するグリッド

課題：これまでの中央集中グリッド操業では、15分ごとの出力更新サイクルにより、グリッド上での潜在的なブラックアウトや急な電力需要に備えてオペレータに過剰発電を強いてきている。加えて、太陽光パネルとか風力タービンのような分散している新しい発電による電力を効率的に使えていない。

ソリューション：CCTestbed は、リアルタイムなデータ分析を導入して、従来発電システムより正確で信頼できる発電を保証しながらプロセス効率を向上させるようコントロールするものである。セキュリティの確保。

どうしようとしているか：CCTestbedは、電力グリッドシステムを再構築して分散マイクログリッドのシリーズにしたもので、より小さなエリアで制御し負荷、発電そして蓄電を支援するものである。マイクログリッドはメインのグリッドから独立して操業しながら、既存のインフラと交流するようにする。

商業的恩恵：電力の効率的で信頼できる発電；太陽光、風力による発電を効率的にグリッドに統合；スマートグリッド・ベンダーにとってダイナミックでオープンな市場ができる 55

http://www.rti.com/

http://www.rti.com/


56

Industrial Internet

開発中テストベッド事例（２）

Testbedは、３フェーズからなる。

2015/4, フェーズ１：基本的セキュリティとパフォーマンスの確認proof-of-concept

2016, フェーズ２：シュミレートされた環境通信とコントロールのスケーラビリティ検証

最終フェーズ：実環境での検証。

最初の２フェーズは、カリフォルニア州、Southern California Edison‘s Controls Lab.で行われる。

実環境テストは、CPS Energy’s “Grid-of-the-Futre” microgrid test area in San Antonio, Texas

http://www.rti.com/

http://www.rti.com/


Industrial Internet

開発中テストベッド事例（３）


Asset Efficiency testbed （資産の効率化）参加メンバー: Infosys, Bosch, GE, IBM, Intel, PTC

マーケット・セグメント: ハイテク、工業生産、分離工程製造、自動車、航空宇宙、高価な固定/流動資産を持つその他セグメント

課題：資産効率についてInfosys社とアーヘン大学の産業管理研究所(FIR)の調査によると、国際的製造業の企業の85%が資産効率に気付いているが、システマティックなレベルで実施しているのは15%に過ぎない。現状の要求は、資産の計器計測の不足、リアルタイムでのデータ分析の欠如、他のシステムからの情報の欠如による状況判断の不足。エネルギー、操業、サービスの効率の方向性を含めた全体的な焦点の欠如な。

ゴール：正しい判断をするために、資産情報をリアルタイムで効率的に正確に収集して分析できること。

特徴：資産についての学習-エンジニアリング知識を用いた失敗モードの分析予測-順次資産のマッピング、モデリング-資産と全体システムからリアルタイムなデータ収集とデータ分析のためのプラットフォーム開発。

商業的恩恵：資産寿命の改善-価値ある資産のダウンタイムの削減による資産の共有とROI-製造の最大化と予測可能なサービス提供。

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http://app.experienceinfosys.com/e/er?s=672742760&lid=59&elq=00000000000000000000000000000000&elqaid=563&elqat=2&elqTrackId=823af769fd5d4f89b7274470f4e1617c



多くの製造業において、そのビジネスプロセスにクリティカルな資産を保有している。それら資産の稼働性、効率性は直接そのサービス、ビジネスに影響を与える。この資産効率テストベッドは、予測分析を用いることで、リアルタイムな資産情報を効率的に正確に収集し、分析することで、運用、保守、オーバーホール、および交換についての正しい判断を助ける。

このテストベッドは、２つのフェーズで完了する。最初のフェーズでは、流動資産ソリューション向けに作られ、航空機の着陸装置について、次フェーズでは、冷却装置のような固定資産について、アーキテクチャの完成とインターフェースの公開を予定している。この資産効率テストベッドは、資産全体をモニターし、コントロールし、最適化し、運用、エネルギー、保守、サービス、情報効率の考察を促し、最適な保守スケジュールの決定、ダウン時間の削減のような生産性全体の改善を含む様々な利益を提供する。

Aircraft Landing Gear Design & Development- How Advanced Technologies are helping to meet challenges? – Infosys

航空機の着陸装置(Landing Gear)は、航空機にとってクリティカル・サブシステムの一つであり、設計においては、最少重量、最少体積、高性能、寿命向上、保守費用削減が求められる。それにともない、複雑なメカニズム、ジオメトリの設計、高価・堅牢な材質選択、油圧装置の液量特性、開口部径による着陸荷重の８５-９０%を吸収する性能が要求され、前輪はさらに地上走行ハンドル装置を有し、それら含めて、膨大なデータを最適化していく、設計、保守、点検の効率化・安全基準順守のための健全性モニタリング診断システムが期待されている。

Industrial Internet開発中テストベッド事例（３）

Industrial Internet: Asset Efficiency testbed （資産の効率化）




Smart cities

地球温暖化：CO₂ 削減省エネ天然資源保護：H₂ エネルギー

まとめとして


スマートシティプロジェクト2025年までにグローバルで約40のスマートシティが展開される計画。都市行政府が中心となって、都市およびサービスにおいて、IoT研究のための理想的なプラットフォームを提示する。都市の要件を考慮して、IoT技術によって可能となるソリューションを策定していく。ヨーロッパ最大の完全なIoTスマートシティは、FP7によるサンタンデール・プロジェクトである。このプロジェクトは、街に展開された何千というIoTデバイスによるIoTインフラによって推進されている。このことは、同時にサービスの開発と評価、また様々な研究の実施によるスマートシティ環境の創造推進である。

大気汚染

森林火災防止

ワイン品質向上

子孫ケア

スポーツマンケア

建造物健全性

スマートフォン捜索

防御施設アクセス制御

放射線量

電磁波

交通渋滞

スマート道路

スマート・ライティング

インテリジェント・ショッピング

騒音マップ

上下水道

自動車の自己点検ごみ管理

スマート。パーキング

ゴルフ・コース水質スマート・コンテナ照会

最近のSmart citiesテーマ・地球温暖化対策・CO₂削減・H₂エネルギー

Internet of Things: Converging Technologies for Smart Environments and Integrated EcosystemsEuropean Commission, EU 2013

http://www.google.co.jp/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=11&cad=rja&uact=8&ved=0CHcQ_B0wCmoVChMIkJDesdTXyAIVBZ2UCh1Nyg8F&url=http://www.google.co.jp/imgres?imgurl%3Dhttp://www.travelinfospain.net/wp-content/uploads/2014/04/a13e8d3e62102dedc7af20caa9d8836e.jpg%26imgrefurl%3Dhttp://www.travelinfospain.net/?page_id%3D1546%26h%3D199%26w%3D254%26tbnid%3Dbl6A8hu_0qUmtM:%26tbnh%3D159%26tbnw%3D203%26usg%3D__9gM7X_AhWghl53Y7YWzudvxL0vg%3D%26docid%3D49I0BNpqHwQTuM%26itg%3D1&usg=AFQjCNGhTKV-GsUEta8sRiSkpt9sY3xZyg&bvm=bv.105841590,d.dGo









ご清聴いただき、ありがとうございました。



「ｉパス」は、ITを利活用するすべての社会人・学生が備えておくべきITに関する基礎的な知識が証明できる国家試験です。

ITパスポート公式キャラクター上峰亜衣（うえみねあい）

【プロフィール：マンガ】 https://www3.jitec.ipa.go.jp/JitesCbt/html/uemine/profile.html


Windows Server 2003のサポートが2015年7月15日に終了しました。

サポート終了後は修正プログラムが提供されなくなり、脆弱性を悪用した攻撃が成功する可能性が高まります。

周辺ソフトウェアもサポートが順次終了していくため、あわせて対策が必要です。

サポートが継続しているOSへの移行検討とOS移行に伴う周辺ソフトウェアの影響調査や改修等について迅速な対応をお願いします。

会社の事業に悪影響を及ぼす被害を受ける可能性があります

IPA win2003 検索詳しくは

なおWindowsXPを利用されている方はサポートが継続しているOSへの移行検討をお願いします

脆弱性が未解決なサーバ

脆弱性を悪用した攻撃

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他のシステムへの攻撃に悪用

業務システム・サービスの停止・破壊

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