CleaのIoTプラットフォームのモジュール性により、高度に拡張可能な自動販売機群を実現

1. クライアントの要件

SECOのクライアントは、様々なタイプの自動販売機を製造する世界的に有名なサプライヤーであり、新しい自動販売コンセプトの導入を検討しています。将来的には、食堂などでのジュースやソフトドリンクの自動販売機などへの展開も視野に入れています。SECOは、この新しい自動販売機に組み込むスマートなヒューマンマシンインターフェース（HMI）の提供を依頼されました。

望ましい HMI 要件は次のとおりです。

• タッチディスプレイは、さまざまな選択肢の中から希望の飲み物を簡単に選択できるほどの大きさでなければなりません。
• デバイスには、次の機能を実行するアプリケーションを実行するのに十分な処理能力があります。
  • ディスプレイ用のビデオをレンダリングする
  • タッチスクリーン経由でユーザー入力を受け入れる
  • 自動販売機内の電気機械制御盤と通信する
  • モノのインターネット（IoT）は、自動販売機内部とクラウドとの通信の両方で機能します。
• 自動販売機の状態を把握し、業務効率の向上につながるIoT機能
  • 飲料の提供数やその他の使用指標
  • 自動販売機とその内部部品の状態
  • ディスプレイ上の広告配置
  • リモート（無線経由、つまり OTA を含む）ソフトウェアおよび構成の更新
• ネットワーク接続の柔軟性: Wi-Fi、セルラー、イーサネット
• 自動販売機の近くにある可能性のあるセルラーゲートウェイデバイスを介してクラウドと通信する
• 支払いモジュールを統合するオプション
• デバイスとデータのセキュリティ

IoT クラウド ソリューションには次の機能が必要です。

• ドリンク数、充填レベル、重要な機械コンポーネントの動作パラメータの測定を含むリモートテレメトリ監視
• グラフと色付きテキストによるテレメトリの明確な視覚化
• 故障時やメンテナンスの必要性が早期に検出された場合の自動メッセージ
• 自動販売機のソフトウェアと広告をリモートで更新
• 個別、地理的エリア内、特定のクライアント、フリート全体など、さまざまな粒度レベルでのマシンのリモート管理
• データセキュリティ

将来的には、業務効率、収益性、収益性をさらに向上させる付加価値のある人工知能（AI）アプリケーションの導入が可能になるはずです。これらのAIアプリケーションは、お客様自身、SECOまたはSECOのパートナー企業によって開発されるか、AIアプリストアから標準アプリケーションとして入手される可能性があります。

自動販売機は現場で数万台規模で展開されるため、IoTソリューションは、地理的に分散したIoTインフラストラクチャに確実に対応できるように簡単に拡張でき、さらに拡張性も保証される必要があります。

2. 課題

ハードウェア面では、クライアントは鮮明なパフォーマンスを備えた最新のHMIタッチソリューションを期待しています。HMIは自動販売機に機械的に容易に統合でき、内部回路とインターフェースし、すべてのタスクを管理するのに十分な処理能力を備えている必要があります。しかも、これらすべてを厳しい単価目標内で実現する必要があります。

新しいセルフサービス飲料ディスペンサーシリーズは、ネットワークに接続された他の機器の近くに設置されるため、クラウド接続においても最大限の柔軟性が求められることが明らかになりました。さらに、数万台に及ぶ自動販売機群では、システム全体にわたるソリューションで、複雑な群内で爆発的に増加するデータを処理する必要がありました。

クライアントは既に別の製品ラインでIoTプラットフォームを使用しており、この新しい飲料製品ラインの管理にもクラウド側を活用することを検討しています。IoTソフトウェアは、このIoTクラウドプラットフォームと通信する飲料自動販売機のHMIに実装する必要があります。クライアントは現在のIoTソリューションに100%満足しておらず、妥協を余儀なくされています。また、IoTプラットフォームが拡張性を失い、自動販売機群全体を管理できなくなるリスクもあります。これがいつ発生するかは現時点では不明です。

顧客からは特に言及されていないものの、増加するサイバー攻撃に対応できるセキュリティソフトは必須です。

3. 私たちの解決策

3.1 ハードウェア

数十年にわたり高度にカスタマイズされたエンドソリューションを提供してきた専門知識を活かし、HMIコンポーネントを迅速に定義しました。お客様は新規事業の拡張性を重視しており、提供されるカスタム組み込みソリューションにも、専門分野の専門知識、技術性能、製造能力といった面で高い拡張性を期待しています。

提案されているHMIデバイスは、SECOのModular Vision製品ラインの15.6インチディスプレイで、NXPのi.MX 8M Plusプロセッサを搭載しています。さらに、このプロセッサは将来的にエッジAIを提供できる十分な性能を備えています。Modular Visionは、将来の要件増加時に、導入済みのコンピュータ・オン・モジュールをより強力なプロセッサに簡単に交換できる可能性を提供します。接続性に関して最大限の柔軟性を確保するHMIは、Wi-Fi、Bluetooth、イーサネット、RS-232、そしてオプションのセルラー接続を備えています。つまり、すべてのデバイスは、使用場所や利用可能な接続環境に応じて、最適な方法でIoTクラウドに接続できます。HMIには、自動販売機内の他の回路との通信に必要なシリアルおよびI/Oインターフェースも搭載されています。

3.2 クリアIoTソフトウェア

SECOのIoTソフトウェアソリューションであるCleaは、オープンソースのコアをベースに開発されており、モジュール化されているため、柔軟な運用が可能で、あらゆるIoTシナリオに統合できます。特に、将来の成長が見込まれるものの不確実な新規開発のIoTシステムでは、迅速かつ容易に適応できるオープンな構造が求められます。

IoTインフラ構築において、Cleaは包括的なソリューションです。大きなメリットは、Cleaは管理しやすい低予算の探究型プロジェクトの初期開発や小規模導入に容易に使用できることです。このインフラは、多数のデバイスに対応するように容易に拡張できます。オープンソースのアプローチとモジュール設計により、新しいシナリオや機能の実装が容易になります。

Clea は、IoT プラットフォームを Clea で構築する際に、すべての構成要素が複雑なエコシステムにシームレスに統合されるように組み合わせられたときに最も強力になります。

3.3 Cleaの紹介

Cleaはクラウドに依存しません。特定のクラウドホストに依存しないため、自由に選択できます。これにより、データに対する制御がさらに強化されます。オープンソース構造のおかげで、Cleaはクライアントのサーバーインフラストラクチャに簡単に統合できます。

Astarteは、あらゆるデバイスからデータを収集、オーケストレーション、分析するためのシンプルなフレームワークです。APIがオープンであるため、他のフレームワークとの統合が可能です。Astarteがデータ転送を処理するため、データ保護のためのセキュリティ機能が組み込まれています。

Edgehogは、新しい自動販売機IoTインフラストラクチャのクラウド上で動作します。アプライアンス管理システムに必要なすべての機能がここにバンドルされています。管理対象は、個々のアプライアンスやグループからフリート全体まで多岐にわたります。さらに、EdgehogモジュールはSECOのハードウェアに必ずしも依存しないため、これは顧客の他の製品ラインにとって特に魅力的であり、今回の決定をさらに後押ししました。

ポータルはClea IoTのフロントエンドであり、ユーザーはここからログインしてフリートを管理し、データにアクセスできます。クラウドでホストされているポータルからシステムにログインし、レポート、データ、グラフにアクセスしたり、リモートの自動販売機と通信したり、ソフトウェア、設定、広告を更新したり、その他多くの機能を使用できます。ポータルでは、フリートを複数のレベルで詳細に管理でき、個々の自動販売機、グループ、またはすべての自動販売機にアクセスできます。さらに、Clea App StoreとStudioX AIアプリケーションをシームレスに統合できるため、データからより多くの価値を引き出し、運用を強化し、新たな収益源を生み出すことができます。

クラウドIoT機能に対応するEdgehog OSは、各飲料自動販売機のHMIにインストールされています。このオペレーティングシステムは、AstarteとEdgehogの主要機能をYocto Linuxディストリビューションに統合し、効率的ですぐに使用できる単一のプラットフォームを構成しています。自動販売機のアプリケーションレベルのソフトウェアは、APIを介してEdgehogOSとそのIoT機能にアクセスします。AstarteはエッジクラウドIoT標準を採用しているため、クライアントの既存のIoTクラウドプラットフォームと通信できます。このプラットフォームは、これらの新しい自動販売機と通信するために別途構成されています。リアルタイムスキャンと異常検出を含むサイバーセキュリティ向けに構築されており、あらゆる形式のデータ盗難やサイバー攻撃を阻止します。このオペレーティングシステムは、セキュリティパッチで維持され、クラウド経由で更新可能です。

このシステム アーキテクチャにより、SECO のクライアントは次の利点を実現できます。

• IoT 操作に対応した新しい SECO 提供の HMI を備えた既存のクラウドベースの IoT プラットフォームを活用します。
• 新しい飲料自動販売機製品ラインを他の自動販売機製品ラインと同じプラットフォームで管理します
• 既存のインフラストラクチャと携帯電話データプランを活用し、飲料自動販売機で現在のIoTゲートウェイデバイスを活用する

3.4 既存のIoTインフラストラクチャの補完的なアップグレードとしてのClea

Cleaは、Edgehog OSに統合されたAstarteおよびEdgehogコンポーネントを通じて、飲料自動販売機に組み込まれたスマートHMIに導入されますが、初期のクラウドプラットフォームは、お客様の既存のソフトウェアソリューションを活用します。このソリューションには、飲料自動販売機に求められるすべての機能に対応するための構成の柔軟性、デバイス数の拡張性、そしてデバイス群をどの程度きめ細かく管理できるかといった制約など、一定の制約があります。このクローズドプラットフォームはカスタマイズが不可能であり、付加価値のあるAIアルゴリズムを実装することもできません。

これらの問題を克服するため、既存のクラウドソフトウェアをCleaに置き換えるという長期的な計画があります。この導入では、Cleaのポータルモジュールを使用してメインユーザーインターフェースを実装します。このユーザーインターフェースは、SECO HMIを搭載した飲料機から他社製の機器まで、すべての自動販売機フリート（旧プラットフォームで収集されたものも、Clea導入後に新たに取得されたものも含む）と機器へのアクセスを提供します。広告や情報表示などの付加価値サービスに加え、フリート全体のデータを活用してメンテナンスと運用効率を向上させるAIベースのアルゴリズムも組み込まれています。

個々の自動販売機と通信して管理するために、Edgehog および Astarte モジュールも新しいクラウド アプリケーションに統合されており、SECO デバイスか非 SECO デバイスかを問わず、実際の自動販売機群との相互通信と操作を容易にします。いずれの自動販売機も、ソフトウェアまたはハードウェアのアップグレードは必要ありません。 Modular Vision HMI を含む SECO デバイスは、引き続き Edgehog OS を介して動作します。非 SECO 自動販売機 IoT デバイスは、既にインストールされているソフトウェアで引き続き動作します。Clea クラウド実装では、Edgehog および Astarte インスタンスは、これらの自動販売機の操作、データ収集、および通信機能に特に一致するように開発されています。柔軟な実装とオープン ソース アーキテクチャにより、このハードウェアの IoT 機能が提供されている場合、他のベンダーのハードウェアと通信するためのインスタンス化の開発は比較的簡単です。

Cleaの導入により、既存のIoTクラウドソフトウェアがシームレスに置き換えられます。過去のIoTデータをすべて活用し、既存のすべての自動販売機（SECO製ハードウェアと非SECO製ハードウェアの両方）と通信します。また、ハードウェアの追加も容易に可能で、非常に多数のデバイス（数百万台規模）への拡張も可能です。

この複雑なケースは、セルフサービスのリフレッシュメント ステーションの IoT インターフェイスを形成し、クライアントの他の自動販売機製品ラインで使用されている既存の IoT プラットフォームを補完してインターフェイスすることを目的としているため、Clea の多用途性を示しています。

4. IoTソリューションとしてCleaを導入する – 大規模でも小規模でも

このようなIoTシステムは複雑であるだけでなく、特定の技術要件やビジネス要件を満たすよう高度に調整されています。SECOは、確立された標準化レベルに基づき、クライアントおよびアプリケーション固有の組み込みソリューションを定期的に実装しています。Cleaソフトウェアスイートのアプローチは、ハードウェアソリューションと同じコンセプトに基づいており、標準規格に基づきながらも、特定の要件に合わせて調整可能です。Cleaの構造を可能な限りオープンにすることを選択したのには、十分な理由があります。Cleaは、IoTのパワーをシンプルに引き出しながら、どこにでも簡単かつ迅速に実装できます。小規模から大規模までIoTシステムの設計と導入における豊富な専門知識を持つSECOは、IoTインフラストラクチャの構造化開発において最適なパートナーです。

ぜひこの機会に、IoT の課題について当社の IoT 専門家と話し合い、Clea がどのように役立つかをご確認ください。