Azure IoT Operationsは、エッジの統合データ プレーンです。 Azure Arc対応 Kubernetes クラスター上でモジュール式でスケーラブルなデータ サービスを提供します。 この記事では、その機能、利点、ユース ケースについて説明します。
Azure IoT Operations:
- Kubernetes ネイティブ アプリケーションを使用します。
- Microsoft adaptive クラウド アプローチの一部です。 このアプローチでは、サイロ化されたチーム、分散サイト、および異種システムが、単一の運用、セキュリティ、アプリケーション、およびデータ モデルに統合されます。
- イベントドリブン アーキテクチャに対応する、産業用グレードのエッジネイティブ MQTT ブローカーが含まれています。
- 拡張性が高く、スケーラブルで回復性が高く、セキュリティで保護されています。
- オフラインで最大 72 時間操作できます。 この期間中に低下が発生する可能性があります。 ただし、再接続すると、サービスは完全な機能を再開します。
- Azure Arc を使用して、クラウドからエッジ サービスとリソースを管理できます。
- 業界で認められたオープンなソフトウェアと Kubernetes ベースの構成を使用して、階層化されたネットワーク内のデバイスを安全に管理できるようにします。
- 顧客のワークロードをプラットフォームに統合して、統合ソリューションを作成できます。
Azure Event Hubs 、Azure Event Grid のMQTT ブローカー、およびクラウドの Microsoft Fabric とネイティブに統合されます。
Azure IoT Operationsを使用して次の手順を実行します。
- クラウドで AI を使用してエッジから資産と機器データを分析することで、ビジネス効率と意思決定を向上させます。 Azure IoT Operationsは、クラウドに送信される前にエッジでデータを処理し、正規化します。
- 運用テクノロジ (OT) と IT システムの間の障壁を取り除くことで、製造環境を変革します。 Azure IoT Operationsでは、MQTT や OPC Unified Architecture (OPC UA) などのオープン標準がサポートされています。 また、相互運用性を促進し、予測メンテナンス、エネルギー最適化、デジタル検査などのプロセスを実行できるようにする Kubernetes などのフレームワークもサポートしています。
- デジタル操作を処理できるようにオンプレミスとエッジのインフラストラクチャを現代化します。 Azure IoT Operationsには、資産からのデータの接続、管理、受信に使用できる一連のサービスが用意されています。
- Azureセキュリティ機能を使用して、エンド ツー エンドの操作をセキュリティで保護します。 Azure IoT Operationsには、シークレット管理、証明書管理、セキュリティで保護された設定などの組み込みのセキュリティ機能が含まれています。
ユースケースの例
Azure IoT Operationsを使用して、次のユース ケースに対処します。
異常検出
産業資産によって生成されるデータの異常を特定するために、オペレーターは操作エクスペリエンス Web UI を使用して次のことができます。
- OPC UA 資産をエッジのAzure IoT Operations MQTT ブローカーに接続します。
- 何らかの異常を特定する前に、データを処理して正規化するデータ フローを定義します。
- 処理されたデータをクラウドのMicrosoft Fabricに送信します。
Microsoft Fabricを使用して、資産の状態と検出された異常のアラートを表示する視覚化を含むリアルタイム ダッシュボードを構築します。 これらのダッシュボードを現場で使用できるようにし、オペレーターはダッシュボードを使用して直ちに対処し、潜在的な問題を軽減することができます。
エッジで予測分析とデータを使用すると、障害が発生する前に予測するのに役立ちます。 また、ダウンタイムとメンテナンス コストも削減されます。
運用機器の有効性
Azure IoT Operationsを使用すると、資産や機器から収集されたデータを使用して、運用機器の有効性を向上させることができます。 Azure IoT Operationsエッジでリアルタイム データをキャプチャし、処理します。 この機能により、可用性、パフォーマンス、品質などの主要業績評価指標を監視できます。 Azure IoT Operationsを使用してデータを正規化および分析し、改善のためのパターンと領域を特定します。
アーキテクチャの概要
Azure IoT Operations アーキテクチャには、次の主要な要素があります。
- Azure Arc対応エッジ Kubernetes クラスターで実行されるデータ サービス:
- イベント ドリブン アーキテクチャをサポートするエッジネイティブ MQTT ブローカー 。
- Akri コネクタは、OPC UA 用コネクタと同様に、サーバーやリーフ デバイスとの通信を簡素化します。
- データを 変換およびコンテキスト化するためのデータ フロー。 クラウド エンドポイントなど、さまざまな場所にメッセージをルーティングできます。
- 操作エクスペリエンス。 OT ユーザーは、この Web UI を使用して、Azure IoT Operations展開の資産とデータ フローを管理します。
能力
Azure IoT Operationsは、次の一般的なタスクに使用できます。
デバイスと資産を管理する
Azure IoT Operationsは、さまざまな産業機器や資産に接続します。 操作エクスペリエンスやAzure CLIを利用して、接続したいデバイスと資産を管理します。
Azure IoT Operationsでは、Azure Device Registry を使用して、クラウド内のローカル資産に関する情報を格納します。 エッジ上の資産とデバイスは、Azure ポータルまたはAzure CLIから管理できます。
Device Registry では、 名前空間を 使用して資産とデバイスを整理します。 各Azure IoT Operationsインスタンスは、その資産とデバイスに 1 つの名前空間を使用します。 複数のインスタンスで 1 つの名前空間を共有できます。
Device Registry には、資産のスキーマ レジストリが含まれています。 データ フローは、これらのスキーマを使用してメッセージの逆シリアル化およびシリアル化を行います。
デバイスと資産を検出する
Akri サービスは、OT ユーザーの構成オーバーヘッドを減らすために、デバイスと資産を自動的に検出できます。 OT ユーザーは、操作エクスペリエンス Web UI を使用して、検出されたデバイスと資産を表示および管理できます。
MQTT を使用した発行と購読
MQTT ブローカーはエッジで実行されるため、MQTT トピックを発行してサブスクライブできます。 MQTT ブローカーを使用して、デバイスと資産をクラウドに接続するイベントドリブン アーキテクチャを構築します。
Azure IoT Operationsのコンポーネントで MQTT ブローカーを使用する方法の例を次に示します。
- OPC UA 用コネクタは、OPC UA サーバーとリーフ デバイスから MQTT トピックにデータを発行します。
- データ フローは MQTT トピックをサブスクライブしてメッセージを取得し、処理し、クラウド エンドポイントに送信します。
データを処理する
Data flows は、Azure IoT Operations内でデータ変換とコンテキスト化の機能を提供します。 OT ユーザーは、操作エクスペリエンス Web UI を使用して、データ フローを作成および管理できます。
クラウドへの接続
Azure IoT Operationsからクラウドに接続するには、データ フローの宛先に次のようなエンドポイントを使用できます。
- Azure Event Gridおよびその他のクラウドベースの MQTT ブローカー
- Azure Event Hubs または Kafka
- Azure Data Lake Storage
- Microsoft Fabric OneLake
- Azure Data Explorer
センサー データの視覚化と分析
デバイスと資産からのセンサー データとメッセージを視覚化して分析するには、次のようなクラウド サービスを使用します。