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AWSを活用した「モノ」の作り方、「コト」の作り方 ( IoT@Loft #17 - IoT 製品開発の展望 )

IoT 製品は普及期へと進んでおり、製品の数は爆発的に増加しています。同時に「モノ」を売ってきた時代から「コト(サービス)」を売る時代への移行も進んでいます。そういった状況下で、商品の価値を最大化させるためには、いかに手間をかけずに継続的に優れた付加価値を提供し続けられるかが重要なファクターとなります。この回では、製品開発の現場で設計を担当される方々にご登壇いただき、取り組みをご紹介頂きます。また、AWS からは、効率的にスマートプロダクトをリリースするための、最新の AWS IoT 関連サービスや機能をご紹介します。
ご参照いただけるページ:
■IoT@Loftイベントページ
https://aws.amazon.com/jp/start-ups/loft/tokyo/iot-loft/

■AWS IoT開発者ポータル
https://aws.amazon.com/jp/local/iot/

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AWSを活用した「モノ」の作り方、「コト」の作り方 ( IoT@Loft #17 - IoT 製品開発の展望 )

  1. 1. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Solutions Architect 飯田 起弘 2021/02/10 AWSを活用した 「モノ」の作り方、「コト」の作り方 IoT@Loft
  2. 2. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 自己紹介 飯田 起弘(いいだ たつひろ) AWS プロトタイピングソリューションアーキテクト 電機メーカーでソフトウェアエンジニアとしてIoT関連の新規 事業の立ち上げを経験の後、AWSにてプロトタイピングソ リューションアーキテクトとして、IoT関連案件のPoC, 本番導 入などの支援に携わる。 @studioeth
  3. 3. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. アジェンダ モノ売りからコト売りにシフトしていますが、ビジネス的な観点だけでなく、設計的にみて も2つのアプローチは異なります。それらを理解し、クイックに開発を進めて頂ければと思 います。 • モノ売り、コト売りとは? • ニーズ・課題の探求 • コト売りにおけるモノの設計開発 • まとめ
  4. 4. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. モノ売り、コト売りとは このセッションでの前提 モノ売り コト売り 提供形態 製品 ユーザー体験 製品はその一部 重要な要素 高品質、高機能 体験、サービス ビジネスモデル 売り切り サブスクリプション、売り切り、 その他 製品企画開発時の課題 コモディティ化 優位性を出しづらい ユーザーの課題が見えづらい ビジネスモデルのシフト
  5. 5. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. iRobot 様 : Roomba AWS IoT と AWS Lambda をベースとするサーバーレスアーキテクチャを使⽤するこ とで、クラウドプラットフォームのコストを低く抑え、サブスクリプションサービスを 不要にし、10 ⼈未満の⼈員でソリューションを管理 ログイン・認証 ロボット登録 リセット 履歴 複雑なマッピング プッシュ通知 タイムゾーン管理 サービスの管理 コマンド送信と結果管理 ファームウェア更新 設定情報 メンテ情報 https://aws.amazon.com/jp/solutions/case-studies/irobot/ https://aws.amazon.com/solutions/case-studies/irobot-iot/
  6. 6. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Roombaにおける「コト」は? • モノ:掃除機 • ハイスペック、軽量化など • コト:手間を欠けずに部屋をキレイに維持すること • いかに手間を減らすか 何を作るか、ではなく、潜在的なユーザーの課題を発見・解決できるかが焦点
  7. 7. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. アラート デバイスの状態を通知 消耗品の交換時期の通知 カスタマーサポートの効率化 機器の設定情報管理 サポートのオペレーション負荷 を軽減 製品IoTにおける主なユースケース 遠隔操作 ブラウザやスマホからの遠 隔操作 ユーザ利⽤状況の分析 新たな製品の企画 アップデート 製品開発
  8. 8. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. ニーズ・課題の探求 • 企画側 • ビジネスモデルの検証 • ビジネスモデルキャンバスなどのツールを活用 • インタビュー • PoC - ユーザーに試作を触ってもらう • 事例を確認 • 開発側 • 顧客価値を評価できるものをクイックに作成 • ペーパープロトタイピング • 手間をかけずにプロトタイピング 課題が明確な場合は少ない 仮説検証(PoC)をクイックに繰り返し、顧客の要望 を決めながら価値を最大化させていく
  9. 9. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWSを活用したクイックなPoC • デバイス • 既製品を使用 • Raspberry Pi, Arduino, 評価ボード • AWS IoT EduKit [New!] • https://edukit.workshop.aws/ • クラウド • AWS IoT • コストをかけずにセットアップ • MQTT(デバイス、クラウド間の双方向通信) • 外部からデバイスのコントロール • ルールエンジンを使用 • デバイスからのデータを他のAWSサービスに転送
  10. 10. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. PoCの例(デバイスの遠隔操作) MQTTのメッセージをPublish/Subscribeする thermostat AWS IoT Core (MQTT Broker) 2. publish: ON 1. subscribe 3. publish: ON AWS Lambda Web Browser Amazon API Gateway Mobile App MQTT: シンプルで軽量なメッセージプロトコル 制約のあるデバイスや不安定なネットワークを想定した設計 消費する通信帯域やデバイスに要求するリソースを最小化
  11. 11. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. PoCの例(利用状況の分析) ルールエンジンを使用し、他のAWSサービスに接続 thermostat AWS IoT Core publish: temperature : 24℃ SELECT * from ‘factory-A/device-B’ デバイスのデータを ニアリアルタイムで可視化 Amazon Elasticsearch Service
  12. 12. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. PoCの例(アラート) ルールエンジンを使用し、他のAWSサービスに接続 thermostat AWS IoT Core publish: temperature : 36℃ Email プッシュ通知 SELECT * from ‘room-A/device-B’ WHERE temperature > 35 アプリケーションに通知
  13. 13. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. PoCの例(カスタマーサポートの効率化) デバイスシャドウにデータを保持し、Fleet Hub[New!]のダッシュボードで確認 デバイスの振る舞いの異常をDevice Defenderで検知 https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/fleethubuserguide/ aws-iot-monitor-user-alarms-create.html
  14. 14. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Fleet Hub フルマネージドのダッシュボード • AWS IoT Core に接続されたデバ イス群(Fleet)を管理できる、フル マネージドのアプリケーション • コーディング不要で、デバイス群 を一元管理し、異常を発見、ア ラームを作成 • システム管理者やサポート担当者、 開発者によるデバイスの監視・管 理が容易に https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2020/12/aws-iot-device-management-introduces-fleet-hub/
  15. 15. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. AWS IoT Device Defender で機械学習による 脅威の検出機能をサポート • AWS IoT Device Defender のセキュリティプロファイル(脅威検知設定)に機械 学習タイプが登場 • デバイスの挙動を機械学習し異常を判定 例)デバイスからのメッセージ通知頻度を学習し 正常状態と異なるパターンを検知 https://aws.amazon.com/jp/blogs/iot/ml-detect-for-device-defender/
  16. 16. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. AWS IoT Device Defender でカスタムメトリクスをサポート • AWS IoT Device Defender で独⾃のメトリクスを定義して、監視やア ラームに利⽤することが可能に • 例: CPU負荷が⼀定の値域や統計的閾値を超えた場合に、管理者にアラームを送信 • GitHub でデバイス向けのエージェントのサンプルコードを提供 https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2020/12/aws-iot-device-defender-adds-support-for-custom-metrics/ https://github.com/aws-samples/aws-iot-device-defender-agent-sdk-python
  17. 17. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. PoCからプロダクションへのシームレスな移行 要件 AWS IoT 多数のデバイスからのアクセス 数百万台の同時接続可能なスケーラビリティ デバイスの⾝元の証明 証明書による認証と認可、プロビジョニング リアルタイム性 MQTTによる低レイテンシーでの双⽅向アクセス 不正アクセスなどの攻撃対策 デバイスの監視・監査 ストレージキャパシティ S3との連携 ファームウェア更新・バッチ処理 ジョブの実⾏によるカナリアデプロイ デバイスのモデル・バージョン管理 デバイスのグループ管理とクエリ デバイスファームウェアの再利⽤性・移植性 Device SDKやFreeRTOSによるIFの統⼀ オフライン時の処理 デバイスの状態保持、状態差分の処理 コスト削減 使⽤した分だけの費⽤負担(従量課⾦) プロダクション時の非機能要件の例とAWS IoTの機能
  18. 18. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. コト売りにおけるモノの設計開発 考えられるポイント 1. コト売りでは、モノが正しく動くことは大前提。できていて当たり前 2. ユーザーに良い体験を提供するための継続的な改善は不可欠 3. 高スペックで差をつけるよりは、サービスを実現する上で必要十分な機能を安く提供する モノ売り コト売り 提供形態 製品 ユーザー体験 製品はその一部 重要な要素 高品質、高機能 体験、サービス ビジネスモデル 売り切り サブスクリプション、売り切り、 その他 製品企画開発時の課題 コモディティ化 優位性を出しづらい ユーザーの課題が見えづらい ビジネスモデルのシフト
  19. 19. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. 1. 正しく動くモノを作る • 適切なテストの実施 • Device Tester for Greengrass / FreeRTOS • Device Advisor [New!] • AWSが認定済みのハードウェアを選択 • Partner Device Catalog • AWS IoT Core、Greengrass、FreeRTOSの動作確認済み
  20. 20. AWS IoT Core Device Advisor クラウドベースで簡単かつ迅速にIoTデバイスをテスト Public Preview • テスト⽤エンドポイント • IoT デバイスソフトウェアで よく検証されるテスト項⽬ を AWS が⽤意 ⽤意されたテスト項⽬を組み合 わせ、検証したい内容に合わせ て簡単かつ迅速にテストを構築 テストを実⾏し、結果と詳細な ログをクラウドから取得可能 AWS IoT Core 認定プログラム に提出する認定レポートを取得 可能 ※ バージニアのみ(2020.12)
  21. 21. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. 2. デバイスソフトウェアの継続的な改善 • ファームウェアアップデート(OTA) • クラウド側 • AWS IoT Device ManagementのJob •実行したジョブの各デバイスのステータスを受信し、可視化 •グループもしくは特定の1デバイスのみに対して実行 • デバイス側 • C-SDKのOTAライブラリ[New!] • FreeRTOSのOTAライブラリ
  22. 22. AWS IoT Device SDK for Embedded C – Updates • AWS IoT Over-the-air Update(Release Candidate) • デバイスへのファームウェア更新の通知、ファームウェアのダウンロード、署名検証が可能 • AWS IoT Device Management のJobを利用して実行 • プロトコルはMQTT / HTTP経由 • バックオフアルゴリズム • サーバーとの接続に失敗した場合などにおける再接続のアルゴリズムを提供 • サーバーおよびクライアントデバイスの接続オペレーションの負荷を低減 • ジッター(ばらつき)を導入したエクスポネンシャルバックオフ • standard C librarのみに依存 • PKCS #11 (corePKCS11) • 暗号化操作を簡単に実現するためのライブラリ • PKCS #11 v2.4のサブセットを提供(asymmetric keys, random number generation, hashing) https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-embedded-C#20201201 https://aws.amazon.com/blogs/architecture/exponential-backoff-and-jitter/
  23. 23. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. 3.サービスを実現する上で必要十分な機能を安く提供 • 適切なデバイスの処理能力 • 最適なスペックのMCU,MPUとそれに合ったSDKを選ぶ • Greengrass v2[New!] • Device Client[New!] • FreeRTOS • 通信方式 • 通信量、通信コスト 、利用シーンなどをもとに選択 • Wi-Fi • LTE-m[New!] • LoRaWAN[New!] • Sidewalk[New!]
  24. 24. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. 適切なデバイスとソフトウェアの選択 主なユースケース 安価、小型、省電力などの厳しい制約 センサー やアクチュエータなど、特定用 途向けのIoTデバイス Linux上で動作するシンプルな IoT アプ リケーション エッジ側で高度な処理が必要とされるアプリケーシ ョン: 1. ローカルでのデータ処理、管理、機械学習の推論 2. ローカルにある他のIoTデバイスと連携 HW platform MCU / MPU (<16MB) MPU, 100MHz+, 64MB+ armv8 / armhf (RasPi) / x86_64 / MIPS- 32 MPU, 1GHz+, 96MB+, Java8+, 60MB+ of persistent storage ソフトウェア環境 FreeRTOS or other RTOS Linux (Ubuntu / Debian) Greengrass on Linux デバイスソフトウェア Embedded C-SDK FreeRTOS AWS Reference Integrations AWS IoT Device Client (source code in C++ on GitHub) AWS IoT Greengrass + AWS Provided Greengrass Components 既存のコードに機能追加 する場合 Libraries in the Embedded C-SDK Libraries in the AWS IoT v2 Device SDKs (C++, Python, Java, JS)
  25. 25. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. デバイスとの接続ケーパビリティの拡充 • 様々な手段でクラウドとの接続が可能に Sidewalk Bridges LoRaWAN GW Wi-Fi Cellular Android/iOS Greengrass LoRa Device Sidewalk Device FreeRTOS
  26. 26. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. まとめ • コト売り • いかに顧客の要望をつかむサービス・ビジネスを構築できるか クイックにプロトタイピングを繰り返し、課題を特定 そのために、AWS IoTを活用 • コト売りにおけるモノ • モノは正しく動いて当たり前 サービスを実現する上で必要十分な機能を安 く提供する 適切なスペックのデバイスと適切なデバイスソフトウェアを活用しクイッ クに開発 AWSはエンドユーザーにとって価値のある製品の開発を支援します
  27. 27. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates.All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark. 参考情報 AWS IoT関連の最新のアップデート https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-iot-deep-dive-2/ AWS IoT開発者ポータル IoT 関連の国内の事例や、セミナーの情報、IoT エンジニア向けのオンラインハンズオンや学習の ためのデジタルコンテンツなどを随時更新 https://aws.amazon.com/jp/local/iot/
  28. 28. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Thank you

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