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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


1. Node-REDとは

2. 活用例

3. Node-REDコミュニティへの貢献

Contents

1


1. Node-REDとは

2


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.


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


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

© Hitachi, Ltd. 2018. All rights reserved. 6

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


Demo: Tracking space station on map

デモをご覧ください


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


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


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


2. 活用例

11


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


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


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


活用事例紹介


活用事例紹介

http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2018/06/0620.html


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


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


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


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

Ｄｙｎａｍｉｃｓ３６５

Ｎｏｄｅ－ＲＥＤ

ＭＡＴＬＡＢ


Node-REDによるシステム連携

20

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



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


動作の流れをご覧ください


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

Ｄｙｎａｍｉｃｓ３６５

ＭＡＴＬＡＢ


MATLABによって算出された残存寿命の予測値のプロット



残存寿命

閾値


MATLABによって算出された残存寿命の予測値のプロット



残存寿命閾値


予測値の閾値オーバーを検知



予測値の閾値オーバーを検知

閾値


保守イベントの発行



保守イベントの発行


何故、Node-REDなのか？


OTとITを連携させるテクノロジー

ＩＴＤｙｎａｍｉｃｓＳａｌｅｓｆｏｒｃｅＳｅｒｖｉｃｅＮｏｗ独自

ＯＴ

デバイス

ＲＭｏｄｅｌｉｃａＭＡＴＬＡＢＰｙｔｈｏｎ

研削盤冷却器ポンプ自動車タービンエンジン

ＩｏＴ


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


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


OTとITを連携させるNode-RED

ＩＴＤｙｎａｍｉｃｓＳａｌｅｓｆｏｒｃｅＳｅｒｖｉｃｅＮｏｗ独自

ＯＴ

デバイス

ＲＭｏｄｅｌｉｃａＭＡＴＬＡＢＰｙｔｈｏｎ

研削盤冷却器ポンプ自動車タービンエンジン

ＩｏＴＮｏｄｅ－ＲＥＤ


3. Node-REDコミュニティへの貢献

33


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/


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

https://github.com/node-red/node-red

https://node-red.slack.com/


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


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


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


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


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)


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


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)


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。

http://amzn.asia/hQBvEIK


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

https://youtu.be/3_7BikDCXk8


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。

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