家電製品のALEXA連携IoTクラウドを AWSマネージドサービスで …

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家電製品のALEXA連携IoTクラウドをすべてAWSマネージドサービスで構築

香川修志 KAGAWA Shujiアイリスオーヤマ株式会社ソフト開発チームマネージャー

飛田直人 TOBITA Naoto株式会社システムゼウス取締役COO

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アイリスオーヤマ株式会社及び登壇者のご紹介

アイリスオーヤマ株式会社

1958年創業… <以下主要製品>1980年代園芸プランター

クリア収納ケース1990年代ラティス

メタルラック2000年代ホースリール

LED電球2010年代 LEDシーリングライト

サーキュレーター布団乾燥機スティッククリーナー炊飯器

…2020年 Alexa対応サーキュレータ

香川修志（登壇者）

1974年福岡生まれ…某メーカー系のソフト会社に入社携帯電話(x501～x900iV)デバドラを開発カーナビ(市販)デバドラを開発2012年現職

LEDシーリングライトサーキュレーター加湿器空気清浄機クリーナー分離式IH炊飯器

等々、20数年、組込ソフトに従事…2019年 Alexa対応サーキュの開発に着手

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Alexa対応サーキュレーターのご紹介

アレクササーキュレーターを

つけて

Alexaのスマートホームスキルに対応

・電源のON/OFF・風量の調節・左右の首振り・上下の首振り

2020年7月発売

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IRIS SmartST

開発の壁

弊社には組込ソフト技術者は揃っているが、IoT、クラウドは取り組み始めたばかり…

通信のセキュリティ

ユーザー認証の仕組み

エッジとクラウドの同期

EC2を立ち上げた後運用保守しきれない

クラウド・スマホアプリの開発者がいない

MCUメーカーと共同開発※今回の説明には含めてません

Cognitoの活用

IoT Core(シャドウ)の活用

マネージドサービスのみでシステムを構築

システムゼウス様のご協力

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株式会社システムゼウスの紹介

• アプリケーションの受託開発が主事業• 社員数60名（エンジニア56名）• 電子マネーなど、強セキュリティシステムの開発が得意• AWSクラウドベースの開発実績多数• IoT関連のシステム開発に注力。FreeRTOSを用いた組込み開発実績あり。

コーポレートサイト https://www.systemzeus.co.jp/

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IoTエンジニアの育成方針

© 2020 Systemzeus Inc. 7

クラウド専門

アプリ専門組込み専門３つを一人で


Alexa対応サーキュレーターのデモ映像



システム全体概要


Device CloudCore

Amazon Echo

Device AppAPI

Google ActionAPI

Alexa SkillAPI

Smart Home Skill

Alexa Cloud

Google Assistant

Google Home

デバイスクラウド

デバイスアプリ

スピーカアプリ

・Android・iOS

・Alexa・Google Home

運用PC

組込みアプリ

デバイス（サーキュレーター）

Kinesis DataFirehose

S3

Athena

QuickSightログ解析

IoT DeviceDefender

GuardDuty

CloudWatch

AWS Cloud監視

デバイスはアイリスオーヤマ様が開発。通信部分にAmazon FreeRTOSを活用。


発話操作


処理手順

1. 発話による指示。録音データの解析。2. アレクサスキルにディレクティブを送信3. デバイスクラウドに操作要求4. デバイスシャドウの更新5. シャドウの取得とデバイスの状態変更6. 操作結果の通知

Alexa Skill ← → Device Cloud

発話

ディレクティブ

APIコール

シャドウの更新

シャドウの取得及び変更処理操作結果の通知

1

２

5

6

３

4

発話データ

組込アプリ


デバイス登録（プロビジョニング）


スマホアプリを使いデバイスをクラウドに接続＆登録


アカウントリンキング


Alexaアプリにて発話スキルを有効化＝Alexaユーザーとデバイスクラウドユーザーをログイン行為で紐づけ


AWS Cloud

Alexa & Google Assistant両対応


Shadow

{"desired": {"power": "ON","leftRight": "ON","upDown": "ON","Speed": 0

},"reported": {"power": "ON","leftRight": "ON","upDown": "ON","Speed": 0

}}

Alexa Cloud

Google Assistant

ディレクティブ受信ロジック

インテント受信ロジック

Shadow加工ロジック

Shadow加工ロジック

AlexaとGoogle Assistantからの受信データは異なるが、Shadowは共通で一つにする


ユーザー利用状況の可視化


Kinesis Data FirehoseLambda CloudWatch S3

Lambdaログフォーマット変換用

ログをFirehoseに即時配信

Athenaで処理しやすく変換

Athena

クエリでログ抽出

QuickSight

Data set

AWS IoT Core

API Gateway

ログ送信元

グラフ参照

ログをAthenaで調査することが第一目的。その機構を流用して利用状況をグラフ化している。


QuickSightのグラフ例



IoT Device Defender


IoTのセキュリティにおいて、「監査」と「検出」の２つの役割を担う


アジャイル開発


設計

•通信シーケンス

•電文フォーマット

•API仕様…など

TDD

•ToDoリストを作成•重要なポイントにテストコードを付けながらコーディング

ソースレビュー

•開発者同士で相互レビュー

単体試験

•テストコードのカバレッジをc1レベルで100%

•境界値テストの実施

結合試験

•設計の裏どり

•試験項目書書を作成し手作業で試験を実施

Sprint内で小さなWaterFall開発。テスト駆動開発（TDD）、テストコード適用の徹底が特徴。

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

• Sprint計画• 設計

• 設計 • 設計 • 設計

• TDD

• TDD

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat

• TDD • ソースレビュー• 単体試験の実施

• 単体試験の実施• 結合試験項目書の作成

• 結合試験の実施※基板にて実行

• 結合試験のつづき• 活動結果まとめ• Sprintレビュー• レトロスペクティブ

1 Sprint＝2 週間（ 10営業日）で開発を進行。下表は１Sprintの日割りイメージ。


開発スケジュール


9営業日

Sprint 0（準備）10営業日

Sprint 1

9営業日

Sprint 2

9営業日

Sprint 3

1. ユーザーストーリー作成2. 開発環境の構築

クラウド、Android、iOS

3. アプリ画面遷移の作成4. 主要通信シーケンスの作成5. iOS、Andrアプリ審査基準の調査6. Alexaスキル、Actions on Google

審査基準調査7. 技術調査

1. デバイスクラウドへのログイン2. ユーザー削除3. デバイス登録・削除4. デバイス一覧表示5. デバイス名の変更

1. アカウントリンキング・解除2. アプリバージョン確認API

3. Amazon Echoからの発話操作4. Google Homeからの発話操作

1. デバイスローカル操作結果のAIクラウドへの通知

2. クラウド商用環境、ステージング環境の構築

3. スマホアプリにデザインパーツを適用

4. 納品物の清書

約２ヶ月かけてクラウドとスマホアプリ（iOS・Andr）を開発。５人体制。

※クラウドの設定チューニングやシステム運用機能の実装（AWS Well-Architected フレームワーク対応）は、上記開発が終わったあとに別途実施

Tomohiro Kazuki MasatoTami Yudai

システムゼウス

開発メンバ


商用環境ステージング環境開発環境

クラウドアプリケーション開発環境（CI/CD）


Windows 10 pro

ノートPC

Visual Studio Code

Remote Development

extension VirtualBox / Vagrant

Linux

SSHでアクセス

コーディングテストコードの実行

Node.jsDocker

SAM CLI

Lambda

API Gateway

クラウドアプリ

Typescript Jest

CDK

AWS SDKAWS

CLI

クラウドアプリ

Code Pipeline

Code

Commit

Code Build Cloud

Formation

ローカルLambda環境

CDK


今後の課題


Thank you!


香川修志 KAGAWA Shujiアイリスオーヤマ株式会社

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