シーメンスの分散型デジタル製造戦略、MindSphere IoT

Antarctic Bearによると、金属およびポリマーの産業用3Dプリント分野の金属3DプリントメーカーEOSは、シーメンスと提携して、オープンなクラウドベースのIoTオペレーティングシステムMindSphereを推進している。

この組織の目標は、「MindSphere」エコシステムを世界的に拡大することです。 MindSphere は、シーメンスが開発した、プラント、システム、機械を接続するクラウドベースの IoT オペレーティングシステムです。このようにして、企業は場所に関係なく、さまざまなソースからのデータを活用して、幅広い分析機能や生産管理機能を実現できます。産業用 3D プリンティングの先駆者として、EOS は自社のソリューションを顧客の生産プロセスに統合することに尽力しています。 EOSCONNECT により、EOS はゲートウェイとして機能するソフトウェアソリューションを提供し、MindSphere と組み合わせることで、EOS 3D 印刷システムをモノのインターネット (IoT) に統合できるようになります。したがって、機械のグローバルネットワークを接続できると、製造能力がより柔軟になり、生産性が向上します。

MindSphereは、シーメンスが発売したクラウドベースのオープンIoTオペレーティングシステムであると伝えられています。2016年4月にドイツのハノーバー産業見本市でシーメンスによって正式にリリースされました。2017年6月には、シーメンスのアジア太平洋地域初のデジタルエクスペリエンスセンターでデビューしました。 MindSphere は、クラウドコンピューティングテクノロジーを産業分野に応用したもので、Platform as a Service (PaaS) に属します。下位のフィールドデバイスに接続し、上位のさまざまな MindApp アプリケーションを提供します。分散型製造では、実際にブロックチェーン技術を基盤レイヤーとして使用し、生産データをより安全にすることができます。たとえば、mip.ai はブロックチェーン技術をベースにした分散型製造プラットフォームです。

MindSphere エコシステムには、データ取得開発者、システムインテグレーター、アプリケーション開発者、チャネルパートナー、デバイスメーカー、エンドカスタマーが含まれます。 Caixin.comによると、MindSphereはエコシステムの拡大に大きな重点を置いている。現在の MindSphere パートナーには、クラウドインフラストラクチャサービスプロバイダー、ソフトウェア開発者、IoT スタートアップ、ハードウェアメーカーなどが含まれます。 MindSphere は、データ収集 API とプラグアンドプレイデータアクセスゲートウェイ MindConnect を提供し、オープン通信標準 OPC UA をサポートし、Siemens およびサードパーティデバイスのデータ接続をサポートします。また、パートナーとユーザーがアプリケーションを開発しやすくするための開発 API も提供します。 MindSphere プラットフォームアズアサービス (PaaS) にアクセスすることで、製造業者は大量のデータを迅速かつ効率的に収集および保存し、さまざまなアプリを通じてデータに基づくビジネス分析を実装できます。

理解できない？大丈夫、バスに乗るにはまだ時間があります！次に、Antarctic Bear が Ximen の MindSphere Internet of Things システムを分析します。

デジタル化が私たちの生活のあらゆる側面に浸透するにつれ、これが将来のショッピングのルーチンになるでしょう。製品はもはや機能性や実用性に限定されず、個人の個性を反映する必要もあります。消費者は製品そのものを購入するだけでなく、カスタマイズプロセスへの「参加感」も購入します。この時代は「インダストリー4.0」の時代とも言えるでしょう。

消費者のパーソナライゼーションに対する需要の高まりにより、製造業者は新たな課題に直面しています。製造業者はカスタマイズされた生産を迅速かつ柔軟に、低コストで実行する必要があります。この目標を達成するための鍵はデータにあります。製品のライフサイクル全体のデータを収集・分析することで、消費者の需要を生産者に即座に伝えることができ、データの流れに基づいて生産ラインも柔軟に調整できるようになります。

MindSphere の「構造図」は、工場内のすべての機器がデータの宝箱であり、すべての生産ラインが流れるデータの流れであることを示しています。これらの天然資源から価値を引き出す方法は、企業にとって必須のレッスンです。このような背景から、シーメンスはクラウドベースのオープン IoT オペレーティングシステムである MindSphere を発表しました。 MindSphere は、シーメンスの電化、自動化、デジタル化における優位性を活用し、さまざまな業界のあらゆる規模の企業が産業現場から大量のデータを迅速かつ効率的に収集、分析し、価値と洞察を獲得し、新しいビジネスモデルの成功を達成できるよう支援します。

主な機能は次のとおりです。
- 顧客の作成と管理
- MindSphereでアセットを作成、管理、編集する
- MindConnect経由でフィールドデバイスデータ（S7、OPC UA）を収集し、MindSphereに送信します。
- データの視覚化と更新（時系列）
- 資産のデータポイントとオープンステータス要求を表示する
- オンラインアセットとルールエンジンを管理する
- 新しいアプリケーションの開発

クラウドベースのオープン IoT オペレーティングシステムを理解するにはどうすればよいでしょうか?順を追って見ていきましょう。

MindSphere は、クラウドコンピューティングテクノロジーを工業生産の分野に応用したものです。 MindSphere の利点は、サービスとしてのプラットフォーム (PaaS) として、包括的なシステム統合とデータ融合を実現し、ユーザーが「データサイロ」を解消できるようにすることです。クラウドコンピューティングの固有の柔軟性と、オンデマンドおよび従量課金制の機能により、ユーザーに利便性がもたらされます。ヨーロッパ第2位のソフトウェア企業であるシーメンスは、重要なパートナーであるSAPと提携し、オープンソースのCloud Foundryアーキテクチャに基づくMindSphereを構築し、産業用クラウドコンピューティングを実現可能にしました。

しかし、プラットフォームを構築することは「ステージ」を構築することに似ています。ステージがしっかりと、美しく、個性的に構築されて初めて、そこに「出演」する「スター」を引き寄せることができるのです。多くのクラウドプラットフォームと比較すると、MindSphere はオープン性において独特です。一方、シーメンスは、オープン通信規格 OPC UA をサポートするプラグアンドプレイデータアクセスゲートウェイ MindConnect をリリースし、シーメンスデバイスと多数のサードパーティデバイス間のデータ接続を大幅に簡素化しました。データ取得側のアプリケーションプログラミングインターフェイス (Connectivity API) により、MindSphere は非常に幅広い下位 (フィールドデバイス層) 互換性を実現し、データ取得パートナーの機能を最大限に活用できます。一方、MindSphere は、SaaS (Platform as a Service) 層向けのアプリケーション開発プログラミングインターフェイス (AppDevelopment API) も公開しています。ソフトウェア開発者だけでなく、デバイスメーカーやエンドカスタマーでもアプリケーションを開発できます。

「モノのインターネット」という用語は、MindSphere の焦点を明確に示しています。人と人との間の相互接続に比べ、モノとモノ、モノと人との相互接続はより大きな課題を抱えているため、産業生産の分野におけるクラウドコンピューティングの導入は遅れている。 MindSphere に必要なのは、機械の言語を理解し、機械の知能を啓蒙し、人々と物体がよりインテリジェントに連携できるようにすることです。

MindSphere はオペレーティングシステムとして定義されており、ユーザーは MindSphere の動作メカニズムをより正確に理解できます。 MindSphere は、さまざまなデバイスを接続するための統一されたインターフェイスを提供し、異なるデバイス間の相互接続を実現します。また、さまざまなアプリケーションソフトウェアに適した開発および操作環境も提供します。ユーザーは、スマートフォンのアプリストアからアプリにアクセスするのと同じくらい簡単に、MindSphere からアプリケーションやサービスにアクセスできます。

国内の著名なインテリジェント製造の専門家であり、中国発明協会の事務局長である趙敏氏は、MindSphere の価値を高く評価しました。彼は次のように考えています。「MindSphere の定義から、その顧客価値が明確にわかります。クラウドベース: 任意の展開、時間と空間の境界を超越、周囲とサポートを感じることはできますが、目には見えません。オープン: 任意の開発、オープンソースコード、業界エコシステムの構築、共通の開発と拡張。モノのインターネット: 任意の接続、上位レベルと下位レベルのリンク、クローズドループデータの接続、ビジネスインサイトの変換。オペレーティングシステム: アプリの任意の構築、産業用アプリケーション。1 つのプラットフォーム、4 つの自由が、シーメンスと製造企業のビジネスモデルに劇的な変化をもたらすでしょう。」

ブロックチェーン技術に基づくデジタル製造生態プロトコルであるMIP.AI分散型デジタル製造生態プロトコル（ブロックチェーン3Dプリント）では、世界中の3Dプリンターやその他のデジタル製造設備が接続され、分散型製造生態チェーンが確立され、各生産設備がグローバル製造ネットワークのノードになります。

デジタル化を目指して 今日、シーメンスは世界で最も重要なソフトウェア企業の一つです。 MindSphereの立ち上げは、モノのインターネット、クラウドコンピューティング、ビッグデータ分析などの概念を実践し、デジタルビジネスの成長の重要な原動力となっています。製造業から交通、建築、エネルギーなどの分野に徐々に拡大し、全面的にデジタル化を推進していきます。

コンサルティング会社アクセンチュアは、産業用IoTが2030年までに世界経済に14.2兆ドルの経済成長をもたらし、中国では累計GDPが1.8兆ドル増加すると予測している。

デジタル技術の発展は、企業に前例のない成長の機会をもたらしています。多くの企業にとって、デジタル戦略を実行するための最初のステップはデータ収集です。データのないプラットフォームは、水源のない水や根のない木のようなもので、不完全なデータを持つプラットフォームでは全体像を把握できない可能性があります。シーメンスは、工場のプログラマブルロジックコントローラー (PLC)、車両センサーからガスタービン、建物、医療機器まで、多くの業界に非常に幅広い製品ラインを持っています。各製品ラインには相当なインストールベースがあります。MindSphere は、市場の既存製品のカバレッジを利用して、シーメンス独自の製品から膨大なデータを取得できます。同時に、シーメンスは産業用通信技術の大手メーカーとして、同様のサードパーティ製品に対する通信サポートも提供できるため、多数のサードパーティデバイスから標準的かつ経済的な方法でデータを収集することもできます。
情報技術に関して言えば、大量かつ多様な産業データは、データ分析モデルに「供給」する最良の「栄養」であり、ビッグデータ分析が正確でインテリジェントであるかどうかを決定する決定的な要因でもあります。データ分析モデルはデータを「取り込み」、それを洞察に変換します。消費されるデータの量が十分に大きい場合にのみ、業界の洞察が深まり、データ分析が正確になります。 MindSphere の膨大な産業現場データは、アプリケーション開発者にとって間違いなく大きな宝です。

シーメンスはさまざまな垂直市場を深く理解しています。企業にとって、ビジネスシナリオを具体的に分析し、業界の問題点を正確に把握し、顧客のニーズを深く理解できることは、すべて重要かつ不可欠な要素です。

宝鋼研究所の主任研究員である郭昭輝氏は、「デジタル技術と産業知識の統合は、情報技術、特に工業分野では常に難しい点だった。シーメンスのような工業企業がハードウェアからソフトウェアへと転換することは、将来の主流の傾向になるかもしれない」と語った。

Printing International は、パッド印刷機がより高い総合的な設備利用率でサービスを提供できるよう、顧客に新しいプロアクティブなサービスを提供し、顧客とサービス保証契約を締結できるようになりました。

MindSphereの誕生により、設備や製品は生産ラインを離れた後も仮想世界との接続を維持できるようになり、「デジタルツイン」の寿命が製品の設計・生産段階から製品のライフサイクル全体にまで延長されました。企業はより完全なクローズドループ製造を実現することもできます。 MindSphere は、物理世界と仮想世界との相互作用において、最高水準の情報セキュリティを確保します。一方では、データ転送中に高水準の安全な転送プロトコル HTTPS を厳守し、他方では、シーメンスとそのクラウドインフラストラクチャパートナーが最高水準のクラウドデータセンターを構築してデータを保存し、エンドツーエンドのデータセキュリティを確保します。

シーメンス（中国）有限公司のデジタルファクトリーグループ、ファクトリーデジタル化サービス担当ディレクターのリー・リー氏は、次のように述べています。「MindSphere は、インダストリー 4.0 への道のりで大きな可能性を秘めています。世界をリードするデータ収集および分析機能と、フレンドリーでオープンなエコシステムを備えた MindSphere は、機器メーカーとエンドユーザーの機器の可用性、エネルギー効率、データセキュリティ、生産効率と品質を向上させることができます。これらが、MindSphere の 4 つの主要な価値提案です。」

よりオープンなエコシステム<br /> シーメンスは、産業ビジネスの複雑さと問題の複雑さをよく理解しています。業界全体のデジタル化を促進するために、シーメンスは、MindSphereの誕生当初から、プラットフォームリソースを公開し、パートナーと協力してオープンでウィンウィンのエコシステムを構築することを明確に発表しました。

データ取得開発者、システムインテグレーター、アプリケーション開発者、チャネルパートナー、機器メーカー、および産業分野全体の最終顧客はすべて、MindSphere エコシステムにおいて不可欠かつ重要な役割を果たしています。エコシステム内のさまざまなコンポーネントが互いに引き付け合い、ポジティブなインセンティブを提供し、好循環を形成します。プラットフォームは雪だるま式に大きくなり、エコシステムはより発展し、活気に満ちていきます。現在、SAP、Amazon、Microsoft、Accenture、Evosoft、Atos、Bluvision などの多くのパートナーが MindSphere エコシステムに参加しています。

MindSphere のオープンデータアクセス環境を利用することで、データ収集開発者はサードパーティのデバイスを幅広く接続でき、システムインテグレーターは、エンタープライズリソースプランニング (ERP) や製造実行システム (MES) など、生産、物流、ビジネスオペレーションに関係するさまざまなシステムからデータをクラウドに収集して、データの種類を充実させることができます。アプリケーション開発者は、特定のアプリケーションシナリオ向けにアプリケーションを設計および開発し、データの価値を探ります。 MindSphere は、さまざまな業界のチャネルパートナーの協力を得て、機器メーカーや最終顧客に高品質のデータサービスを提供しています。

データ分析はソフトウェアアプリケーションの形式でユーザーに提示する必要があり、そのためにはアプリの開発と保守が必要です。アプリの開発には、適切に設計されたフロントエンドとバックエンドのアーキテクチャが必要です。優れたアーキテクチャは、ビジネスプロセスの包括的な理解と、ビジネスの問題点の詳細な分析に依存します。アプリケーション開発プロセス全体を通じて、ビジネスコンサルティング、アーキテクチャ設計、コード実装、デプロイメント操作を担当するさまざまな役割が参加し、高品質で多様なアプリ環境を共同で作成します。

図: MindSphere エコシステムインフォグラフィック
MindSphere 上の既存の MindApps の一部は直接呼び出すことができ、ユーザーはカスタマイズされた開発を実現できます。これらのネイティブアプリは、基本的な IT コードをカプセル化した、さまざまな形状のビルディングブロックのようなものです。 MindSphere のユーザーである機器メーカーやエンドカスタマーは、コードを記述する必要がなくなり、ビルディングブロック方式でカスタマイズされたアプリケーション分析モデルを構築できるようになります。 MindSphereは、下位レベルのハードウェアデバイスと上位レベルのアプリケーションソフトウェアを接続するクラウドプラットフォームとして、「競争することなくすべてのものに利益をもたらす」とともに、よりオープンなエコシステムで業界のデジタル化を推進します。

中国通信産業協会の IoT 専門家であり、北京 IoT 協会の副会長でもある Bo Siwei 氏は、「産業 IoT のデータ量は非常に大きく、調査も非常に複雑なため、1 つの企業ですべてを処理するのは不可能です。産業チェーンの上流と下流が協力し、イノベーションを推進し、ダイナミックで持続可能なエコシステムを共同で構築する必要があります。」と考えています。

MindSphere エコシステムが成熟するにつれて、メーカーはより柔軟な生産ライン、低コスト、高い生産効率により、あらゆる消費者のニーズに迅速に対応できるようになります。消費者の個別化されたニーズもこれまでにないほど満たされるでしょう。 MindSphere は数字から「インダストリー 4.0」への扉を開く鍵を見つけ、人々の生活をより良くします。

出典の一部：シーメンス中国

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