Siemens、Confluent のデータストリーミングプラットフォームで製造を最新化

Siemens のテクノロジーは、電力網から鉄道、病院に至るまで、あらゆる分野のデジタル化を推進する日常的なインフラストラクチャを変革します。

産業オートメーション、スマートビルディング、ヘルスケアシステムにまたがるソリューションでは、製品の迅速な配送、運用の可視化、工場設備とビジネスアプリケーション間のシームレスな通信を可能にする一貫したリアルタイムデータフローを維持することが成功の鍵となります。

しかし、コストが増大し、消費量の追跡が制限され、最小のパイロットプロジェクトであっても各部門に専用のインフラストラクチャが必要となる非効率な Kafka Cluster によって進捗は停滞していました。

Confluent のストリーミングプラットフォームにより、同社のチームが情報にアクセスして共有する方法が劇的に簡素化され、運用技術とビジネスシステムを接続する統一されたデータバックボーンが確立されました。

現在、Siemens のチームは、物理的な機器をデジタルシステムに接続し、製品をより早く市場に投入し、リアルタイムデータを通じて可視性を向上させるという、最も重要なことに重点を置いています。

Siemens における Kafka Cluster の課題

200か国以上の工場、電力網、医療システムにスマートテクノロジーを提供することで、大量のデータが生成されます。

Siemens はオープンソースの Apache Kafka® を使用して日々の重要な業務データをすべて取得していましたが、そのデータは非効率的に分断されたシステムに保存されていました。

「Kafka を要求した各部門は、それぞれ専用のクラスターを受け取ることになっていましたが、それはしばしば十分に活用されていませんでした」とシーメンスのサービスオーナー、ジョゼ・カルロス・メンデス・ネベスは説明します。「チーム間でリソースを共有することができず、各チームが実際に何を使用しているかを追跡することはほぼ不可能でした。」

独立したクラスターにより、重要な工場データがビジネスシステムから分離されたままとなり、これが Siemens のデータ活用を制限すると同時に、コストと技術的な複雑さを増大させました。

このアプローチは Siemens の将来的な目標とは合致しませんでした。「データと AI 戦略を世界規模でサポートできる単一の集中型プラットフォームが必要でした」と Mendes Neves 氏は言います。「インフラストラクチャの複雑さをすべて排除しながら、異なるタイプのシステムが相互に通信できるようにするプラットフォームです。」

そこで Siemens は Confluent に目を向けました。

シンプルさと拡張性を重視して構築されたプラットフォームを導入

Siemens は、統一されたデータ戦略のために Confluent をストリーミングプラットフォームとして導入しました。

Confluent を集中型データストリーミングバックボーンとして利用することで、Siemens は運用資産と分析資産をシームレスに接続できるようになりました。Connectors を使用することで、データは Siemens のグローバルアプリケーションネットワーク、ERP、在庫管理システムからデータウェアハウス、AI/ML プラットフォームへと効率的に流れるようになりました。Confluent が Kafka インフラストラクチャの複雑さを処理することで、Siemens の技術チームはクラスターの維持からデータを活用してビジネスバリューと運用効率を生み出すことに集中できるようになりました。そうして、技術的なオーバーヘッドの管理ではなく、ビジネスの価値を生み出す作業に注力できるようになりました。

企業全体で導入できる「サービスとしての Topic」モデルの作成

Confluent を通じて、Siemens は「サービスとしての Topic」モデルを作成しました。これにより、チームは Apache Kafka Cluster内のデータストリームである任意の「Topic」を要求できます。技術的な詳細を心配する必要はありません。

「サービスとしての Topic」モデルにより、社内顧客は各プロジェクトに必要な数の Topic を簡単に注文できます」と Siemens のサービスオーナーである Anibal Pereira 氏は説明しています。「Apache Kafka を理解したり、インフラを維持したり、スケーリングを心配したりする必要はありません。ただデータに集中できます。」

このアプローチは、データストリーミングを始めたばかりの部署にとって特に有用でした。チームは、多額の先行投資や専門知識がなくても、いくつかのトピックから始めて、すぐに結果を確認し、必要に応じて拡大することができます。

さらに、Confluent の弾力的なスケーリング機能により、ワークロードは需要に合わせて自動的に調整されます。「Confluent を使用すると、クラスターを手動でスケールアップしなくても、使用量が増えるにつれてスループットが向上します」と Mendes Neves 氏は言います。

このアプローチにより、Siemens のデータインフラストラクチャが変革され、かつては断片化され、十分に活用されていなかったリソースの集合が、実際の使用量に応じて拡張可能な効率的でコスト効率の高いプラットフォームに変わりました。

マスターデータ管理のための「プロダクト」的思考

Siemens の初期のユースケースの1つは、組織全体での製品情報の流れを変革する製品マスターデータストリーミングソリューションの構築でした。

この取り組みは、組織がデータをビジネスプロセスの散発的な残り物ではなく、製品として扱うという極めて重要な転換を示しました。「以前は、当社の製品データはバッチ処理に閉じ込められ、戦略的資産というよりも後付けの扱いを受けていました」とシーメンスのデータ統合担当上級キーエキスパート、ステファン・ベアは説明します。「私たちはイベントベースのデータストリーミングへのアプローチを変革し、マスターデータを内部顧客が利用し、構築できるサービスとして位置付けました」

新しいアーキテクチャにより、Producer と Consumer が分離され、SAP システム、電子カタログ生成システム、地域の販売システムがシームレスに相互作用できるようになります。

「以前は、地域の販売システムでは製品のアップデートに最大4週間かかることがありました。Confluent では、これがわずか2日に短縮され、Consumer は処理後すぐに更新情報を受け取ることができます。」

Siemens のプラットフォームは、毎日平均200万件の生成メッセージと800万件の消費メッセージを処理しており、主要な価格更新時にはメッセージ数が最大1900万件とピークに達します。しかし、この大量の処理量にもかかわらず、システムは通常、クラスターの負荷のわずか3%で動作します。これは、リソースが非常に効率的にアクセスおよび管理されているためです。

「サービスとしての Topic」による多様なユースケース

初期の成功を受けて、Siemens は Confluent の使用をビジネス全体に拡大し、各チームが特定の課題に対して革新的なソリューションを開発することを目指しました。

データストリーミングで工場の物流を最新化

Siemens は Confluent 上に構築されたモジュラープラットフォームを使用して、工場の物流を近代化しました。このソリューションは、マイクロサービスアーキテクチャを利用して内部サプライチェーンを改善し、生産に必要な適切な材料が適切なタイミングで到着することを保証します。

「モノリシックなシステムを分析し、標準化されたパッケージ済みのソフトウェアコンポーネントに分離しました」と Baer 氏は説明します。「これらのビジネス機能間の通信は現在非同期になっており、Confluent Cloud を介して実行されます。」

その結果、変革がもたらされました。材料が時間通りに配達され、手動での再注文は不要になり、プッシュベースのサプライチェーンが完全に自動化されました。アーキテクチャの柔軟性により、厳密なカスタム接続が不要になり、報告および監視システムを簡単に統合できました。

品質検査データ管理

もう一つの価値ある導入は、Siemens の品質検査データ管理ライフサイクルです。Confluent を使用すると、品質検査機のパラメーターとテスト結果が SQL データベースから一元化された場所にストリーミングされ、マシンタイプごとに検証されます。

「検証または修正されたパラメーターは、データストリーミングを使用して品質検査に送り返されます」と Mendes Neves 氏は説明します。「こうした継続的な改善のループは、リアルタイムのデータストリーミングなしでは不可能です。また、施設全体の検査レポートの信頼できる唯一の情報源を作成することで、品質プロセスが大幅に改善されました。」

アセット収集とジョブオーケストレーション

Siemens はまた、Topics のオーケストレーションのため、Confluent Cloud を使用して資産コレクターとパッケージシステムも実装しました。このシステムは、さまざまな資産管理システム間のタスクを管理し、強力な監視機能を通じてプロセスの完全な透明性を提供します。

「Snaplogic は当社の主要な統合ツールであり、Confluent Cloud はすべての Topic のオーケストレーションを処理します」と Baer 氏は言います。「これにより、システム全体の混乱を抑えつつ、アプリケーションの追加、変更リクエスト、生成が非常に容易になります。」

資産管理ワークフローを一元化することで、Siemens は俊敏性の向上、追跡機能の改善、デジタル資産を扱うチーム間の連携強化を実現し、新製品やサービスの市場投入までの時間を短縮しました。

より高速な運用、接続されたシステム、そして大幅なコスト削減

リソースの最適化による大幅な節約

Siemens は、Confluent を通じてリソースを統合することで、十分に活用されていないインフラストラクチャを排除し、データインフラストラクチャのコスト管理を改善しました。

「Confluent のデプロイを一元化することで、年間契約によるボリューム割引と共有プラットフォームの効率性の両方を活用できました」と Pereira 氏は説明します。「さらに、各部門で専用のクラスターが必要なくなるため、全体的なインフラストラクチャのコストも大幅に削減されます。」

IT システムと OT システムの架け橋

シーメンスの製造部門では、Confluentを使用して、運用技術（OT）と情報技術（IT）システム間の障壁を打破しています。

「Confluent の Kafka を使用して、産業用デバイスからエネルギー管理アプリケーションに直接データをストリーミングしています」と Pereira 氏は説明します。「この統合により、OT と IT の世界を単一のデータエコシステムに統合できるようになります。」

これまでサイロ化されていたシステムを統合することで、Siemens は物理システムの包括的なデジタルツインを開発し、予知保全からリアルタイムの運用最適化まですべてをサポートできるようになりました。

リアルタイムの品質改善ループ

Siemens はリアルタイムデータを使用して、自社のマシンに新しい品質検査ライフサイクルシステムを実装し、品質プロセス、品質レポート、テスト証明書の速度と可視性を向上させました。

Siemens は、品質検査マシンのパラメータとテスト結果を SQL データベースからデータシンクにストリーミングします。その後、集中管理された場所で各マシンタイプごとにパラメーターとテストセットが検証されます。検証または変更されたパラメータは、Confluent を使用して品質検査チームに送り返されます。

「こうした継続的な改善のループは、リアルタイムのデータストリーミングなしでは不可能です。」Mendes Neves 氏は言います。「このアプローチにより、品質プロセスが大幅に改善され、施設全体の検査レポートの信頼できる唯一の情報源が確立されました。」

Siemens と Confluent の今後の展望

今後、Siemens は、組織全体でより多様なユースケースをサポートするためにサービスプラットフォームを拡張する予定です。

「私たちは、サービスをさらに利用しやすくするために、自動化に重点を置いています」と Pereira 氏は説明します。「チームが Topic をリクエストし、使用状況を監視し、コストを推定できるセルフサービスポータルを作成することで、ガバナンスを維持しながら採用を加速しています。」

チームはまた、データストリーム内でより高度なリアルタイム分析を解き放つため、Apache Flink を使用したストリーム処理を模索しています。

「プラットフォームを拡大することで、Siemens のより広範なデジタルおよび AI 戦略に積極的に貢献しています」と Mendes Neves 氏は述べています。「Confluent で構築したデータストリーミング基盤は、当社の工場最新化の取り組みとスマートインフラストラクチャの展開をますます強力に推進します。」

Siemens は、Confluent を活用したデータストリーミングプラットフォームを、物理的世界とデジタル世界を組み合わせるという同社のビジョンに不可欠なものと見なしています。業務システムとビジネスアプリケーション間のリアルタイムデータフローを可能にすることで、より効率的で持続可能なデータ主導型組織の基盤を構築しています。