今日では、ワイヤレス接続とスマートフォン アプリケーションの普及により、あらゆる業界の製品のユーザー エクスペリエンスが根本的に再定義されています。親がモバイル デバイスで乳児室のカメラ映像を遠隔から視聴することから、修理が必要なデバイスから事前に警告を受けるサービス担当者まで、「ユーザー エクスペリエンス」は製品自体の手の届く範囲をはるかに超えて拡大しています。
スマートコネクテッド製品
顧客からのフィードバック、競争圧力、ビジネス プロセスを合理化してコストを最小限に抑える機会などにより、ますます多くの製品開発者が、製品の提供を強化するためにスマートフォン インターフェイスを追加することを求められています。実際には、これは単に製品に「アプリを追加する」という言い方を簡略化したものです。ほとんどの場合、製品要件では、製品がクラウド接続システムの一部となることが求められています。このシステムでは、クラウド サーバーと、電話、タブレット、ラップトップ、そしてもちろん製品のインターネット接続を活用して、リモート監視および制御機能を提供します。したがって、多くの場合、製品用のコンパニオン アプリを提供するというリクエストは、実際には製品をクラウドに接続するというリクエストです。
IoTテクノロジー
過去10年間の「グリーン イニシアチブ」による環境意識の高い運動と同様に、あらゆる業界の企業は、この注目の話題である「モノのインターネット」(IoT) に対する戦略を理解し、明確に表現することが求められています。最近の業界データによると、世界中の企業の4分の3以上がIoTを推進するテクノロジーを使用しているか、検討しており、企業幹部の95% が3年以内に自社がIoTテクノロジーを使用するようになると予想しています。組織がIoTテクノロジーを活用する動機が何であれ、その実装において慎重かつ戦略的である必要があることに変わりはありません。
メリットは大きいですが、もちろん、製品用のクラウド接続ソリューションを開発する際には、対処すべき重要な考慮事項や障害が存在します。たとえば、業界調査の結果では、社内スキルの不足とIoTインフラストラクチャへの投資コストの両方が最も差し迫った懸念事項であると指摘されています。こうした懸念から、製品開発の取り組みを簡素化し、加速させるために、包括的な「IoTプラットフォーム」ソリューションを活用することが急速に導入されると考えられます。
したがって、「当社の製品にはアプリが必要です!」という一見無害な発言でも、強力で複雑なシステム設計が必要になる可能性があります。このホワイト ペーパーの目的は、製品のリモート アプリ接続をサポートするクラウド接続システムの構築要素について説明することです。これにより、顧客、営業担当者、またはCEOから「そのためのアプリはありますか?」と尋ねられたときに、堅牢で魅力的なソリューションを共有できるようになります。クラウド ソリューションの要素が定義されるとともに、製品開発チームが対処する必要がある主要な設計上の考慮事項も強調されます。最後に、ホワイト ペーパーでは、設計に含める必要のある機能を定義するためのシンプルで直感的なフレームワークを提供します。
クラウドコンピューティングとは何ですか?
最も単純なレベルでは、クラウドとは、通常はインターネット経由でアクセスできるネットワーク経由で「サービス」として配信されるソフトウェアとコンピューティング機能を提供する、リモートに配置されたサーバーのことを指します。
クラウドは、ほとんどの場合、数十年にわたって組織で一般的に使用されてきたローカル ネットワーク サーバー システムの進化形です。これは、データ転送、ストレージ、計算、分析のための一連のソフトウェア サービスを提供する、ネットワーク アクセス可能なリソースの拡張バージョンです。「クラウド」という用語は、インターネットへの接続が確立されると、事実上どこからでもアクセスして利用できるため、システムが物理的な場所に縛られないことを意味します。
なぜ製品をクラウドベースにする必要があるのでしょうか?
前述のように、製品のクラウド接続の開発を追求する動機はさまざまです。製品メーカーは、次のような重要な利点のいくつか（またはすべて）を活用するためにこのテクノロジーを採用しています。
• 強化された顧客エクスペリエンス。スマートフォンは急速に今日の「ユニバーサル リモコン」になりつつあります。そのため、エンド ユーザーにスマートフォン上で直感的で便利な製品インターフェイスを提供することで、顧客による製品の使用方法、そして最終的には製品に対する評価を向上させることができます。
• サービスとサポート機能の向上。デバイスにリモートでアクセスしてコマンドを送信できることの恩恵を受けるのは、エンドユーザーだけではありません。クラウド接続により、テクニカル サポートやカスタマー サービス担当者は製品の問題をリモートでトラブルシューティングできるようになり、ダウンタイムと修理コストを最小限に抑えることができます。さらに一歩進んで、クラウド接続を使用すると、予防保守のリマインダーやデバイスの障害について、デバイスが消費者や修理専門家に積極的に警告できるようにすることもできます。
• 製品の寿命全体にわたって一貫した顧客接点を通じて追加の収益機会が生まれます。アプリまたはWebインターフェイスは、追加の製品、アクセサリ、またはプレミアム機能を顧客に販売するためのポータルを提供できます。これらのマーケティング機会は、クロスセリングとアップセリングの両方の取り組みを通じて売上収益を増加させることができます。さらに、製品にサービス モデルが組み込まれている場合、このクラウド接続により、サブスクリプションの試用、更新、管理のための優れたソリューションを提供できます。
• 複雑さを最小限に抑えて製品ソフトウェアを管理します。ネイティブにインストールされたソフトウェア アプリケーションとは異なり、クラウドベースのソフトウェアはサーバーで一度更新するだけで、すべてのユーザーが即座に変更の恩恵を受けることができます。このモデルにより、製品に組み込まれているソフトウェアの更新を管理する際の煩わしさも最小限に抑えられます。一部のシステムでは、クラウド接続を利用して、製品内の組み込みソフトウェアに無線 (OTA) アップデートを提供する場合があります。
• 将来の製品強化のために製品データを収集します。クラウド ソリューションのログ記録とデータ マイニング機能により、製品開発者はこれまでは夢見ることしかできなかった豊富な情報を得ることができます。エンドユーザーが製品とどのように、いつ、そして場合によってはどこで対話しているかを理解することで、将来の製品機能強化に関する貴重な洞察が得られます。このような機能により、ユーザー固有のデータの使用に関して新たな複雑さが生じるため、企業はこれを慎重に検討する必要があることに注意してください。
• 既存のクラウド アプリとの相互運用性。製品にクラウド接続を追加することで、無数のクラウドベースのアプリやサービスが利用可能になり、新しいユーザー エクスペリエンスと機能が実現します。接続されたデバイスは、サービス問題レポートを自動的に提出したり、製造および配送中に在庫リストを更新したり、ツイートを投稿したり、天気をチェックしたり、さらには地理的位置に基づいて動作を変更したりすることもできます。サーバー側ソフトウェアを開発することで、サービスAPIを備えた任意のWebベースのアプリがクラウドに接続された製品と対話できるようになります。
クラウドベースのモバイル アプリが必要な理由は何ですか?
特定の製品アプリケーションにクラウドベースのソリューションが必要かどうかの判断は、最終的には設計する必要があるユースケースによって決まります。たとえば、スマートフォンのBluetooth® やローカル エリアWi-Fiネットワーク機能などを活用した短距離のポイントツーポイント ワイヤレス ソリューションは、クラウド サーバーを経由せずにアプリと直接通信する手段を製品に提供します。このようなポイントツーポイントの無線通信は一部のアプリケーションには適していますが、このアプローチにはいくつかの制限があり、製品に適さない可能性があります。
ポイントツーポイントのワイヤレス テクノロジーでは、ユーザーが製品に比較的近い距離にいる必要があります。このタイプのソリューションは、通常、インターネット接続または携帯電話ネットワークを利用して距離を越えるリモート接続をサポートしません。このようなソリューションでは、携帯電話ネットワークやインターネット接続を介したクラウドベースのネットワーク ソリューションが提供するようなデータ ロギング、分析、集中管理の機会も提供されません。
多くの製品開発者にとって、アプリのユースケース要件には、ユーザーが「いつでも、どこからでも」製品のステータスを表示したり、製品にコマンドを送信したりできるようにすることが含まれます。ここで、クラウドベースのソリューションが重要な機能を提供し、通信のハブとして機能し、ワイヤレス強化された新製品を含むインターネットに接続されたあらゆるデバイスへのデータ アクセスを提供します。
クラウドコンピューティングの基本コンポーネント
一般的なクラウド接続システムを構成する要素を見てみましょう。最高レベルでは、全体的なソリューションは次の4つの必須コンポーネントで構成されていると考えることができます。
まず第一に、製品を「コネクテッド製品」として設計する必要があります。一般的な方法としては、製品設計に無線を追加して、ネットワークにワイヤレスで接続し、インターネット接続を確立することが挙げられます。その他の場合には、有線イーサネット ソリューションを利用するのが適切な場合があります。この説明では、製品の用途に適合し、顧客の期待に応えるためにはワイヤレス接続が必要であると仮定します。
次に、ワイヤレス接続製品には、データの送受信の媒体を提供するためのワイド エリア ネットワーク (WAN) が必要になります。自宅や職場など、Wi-Fiが容易に利用できる場所では、特定のインターネット サービス プロバイダー (ISP) 用に構成されたアクセス ポイントがこれに該当します。製品が地方の環境で使用される場合や、製品が移動可能で定期的にさまざまな場所に移動するアプリケーションでは、最適なWANソリューションはセルラー ネットワークになる可能性があります。このホワイト ペーパーでは、Wi-Fiネットワーク ソリューションに基づくクラウド接続ソリューションについて説明します。
第三に、このソリューションでは、通信のハブとして機能するクラウド サーバーが必要になります。システムのクラウドには通常、接続された製品との通信、スマートフォン アプリとの通信、顧客やサービス プロフェッショナルが製品へのポータルとして使用するWebアプリケーションのホスティングをインテリジェントに管理し、製品データを集約して実用的なものにする強力なデータ ロギング、分析、ルールベースのエンジンを提供するソフトウェア サービスが含まれます。
最後に、ソリューションには、顧客またはサービス担当者が製品にリモートでアクセスするための「ポータル」として機能する、何らかの形式のネットワーク クライアントが搭載されている必要があります。現在では、モバイル アプリが「最適なポータル」となっているようですが、多くの状況では、あらゆる潜在的なユース ケースに対応するために、Webサイトなどの追加オプションも提供する必要があります。たとえば、テクニカル サポート チームは、大規模なデータ セットをダウンロードする場合や、モバイル アプリ インターフェイスからは簡単に管理できない表形式で作業する場合に、Webポータルまたはデスクトップ アプリケーションを使用することでより大きな価値を見出す可能性があります。
4つの要素が定義されたので、さらに1レベル深く掘り下げて、クラウド接続システムのインフラストラクチャを構成するソフトウェア コンポーネントを理解することが重要です。
クラウドインフラストラクチャ
クラウドベースのシステムは、マイクロコントローラの組み込みファームウェアからサーバー上のデータベース コードまで、複数の場所に展開されたソフトウェア要素で構成されたプラットフォームです。したがって、このようなシステムは4つの異なる要素で構成されますが、これらのソフトウェア要素によって作成される相互運用性により、シームレスなソリューションとして統合されます。
クラウド接続が最適な製品のほとんどは本質的に電子的なため、製品内にはマイクロコントローラ (MCU) などの何らかのプロセッサを含む回路が既に存在している可能性があります 。このMCUには、センサー、アクチュエーター、インジケーター、場合によっては何らかの形式のユーザー インターフェイス (画面、ボタン、LEDなど) などのアプリケーション固有の周辺機器と対話するソフトウェアが組み込まれています。
クラウドベースのソリューションの場合、製品のPCBレイアウトを更新して、Wi-Fi接続を簡単に追加できるワイヤレス モジュールなどのネットワーク インターフェイスを組み込む必要があります。MCUには、ワイヤレス モジュールとそのネットワーク スタックをインテリジェントに制御する「ホスト」として機能するための追加の組み込みソフトウェアが必要になります。この組み込みソフトウェアは「クライアント」と呼ばれ、アプリケーション ファームウェアとワイヤレス モジュール間の仲介役として機能します。「クライアント」ソフトウェアは、ワイヤレス モジュールがネットワークに接続されると、クラウド サーバーとの間でデータを送受信するためのサービスをアプリケーション ファームウェアに提供します。「ホスト」上の製品ファームウェアへの影響を最小限に抑えるには、組み込みのネットワーク スタックを含むワイヤレス モジュールを探します。
Wi-Fiモジュール
ネットワーク モジュールには、クラウド システムの「エージェント」として機能するアプリケーション固有の組み込みソフトウェアが必要です。このソフトウェアにより、モジュールはクライアントとクラウド サーバー間のデータ フローを適切に送受信できるようになります。
Wi-Fiは、WLAN通信を実装するためのIEEE 802.11プロトコルの一般的な用語であり、クラウド接続を可能にし、実用的な利点を提供する、おそらくインターネット接続のための最も人気のあるワイヤレス テクノロジです。多数のアプリケーションでは、製品開発者は製品が使用される場所にある既存のWi-Fiネットワークを活用できます。つまり、製品を既存のWi-Fiインフラストラクチャに統合し、ネットワークに接続された他のデバイスと即座に通信できるため、さまざまな新しいユーザー エクスペリエンスの機会が実現します。Wi-Fiは既存のネットワーク デバイスに広く普及しており、携帯電話、ラップトップ、インターネット サーバーと簡単に通信できるため、製品のユーザー インタラクション機能やデータ収集機能が強化されます。
Wi-Fiモジュールを製品に統合すると、さまざまな方法で製品をクラウドに接続するためにすでに設計されている既存のワイヤレス インフラストラクチャを利用できるようになります。多くの場合、接続された製品でのユーザー エクスペリエンスの成否を左右する重要なステップは、プロビジョニングへのアプローチ方法です。プロビジョニングとは、接続された製品がネットワークを識別 (スキャン) し、パスワードで保護された目的のネットワーク アクセス ポイントにWi-Fi経由で正常に接続できるようにするために必要な手順を指します。つまり、インターネットに適切に接続するように指示するまで、製品はクラウドに接続されません。
プロビジョニングが設計にとっていかに重要であるかを理解するために、スマートフォンのプロビジョニングと、一酸化炭素検知器などの一般的な接続製品のプロビジョニングの違いについて考えてみましょう。無料Wi-Fiを提供している店舗に入ると、接続するネットワークを携帯電話に指示し、Webブラウザでパスワードやサービス契約ページに移動して接続するのは、かなり簡単になりました。ほとんどの接続製品では、ユーザー インターフェイス コンポーネントが制限されていることが多く、プロビジョニングはそれほど簡単ではありません。CO検出器の例について考えると、接続するために何をする必要があるかをユーザーが操作して指示するためのフルLCDタッチスクリーンの利点はありません。
では、堅牢なユーザー インターフェイスが製品の設計に含まれていない場合、プロビジョニングにはどのように取り組むことができるでしょうか?場合によっては、開発者はプロビジョニングを容易にするために、ボタンやスイッチなど、製品に備わっているものを操作しようとすることがあります。残念ながら、このアプローチには通常、長くて複雑な取扱説明書が付属しています。幸いなことに、Wi-Fiテクノロジーは進化を続けており、ほとんどの場合、開発者は、デバイスとユーザーのやり取りを簡素化してプロビジョニングを容易にするSoft AP (アクセス ポイントとして機能する無線との直接接続) やWi-Fi Protected Set-Up (WPS) などのソリューションを活用できます。重要なのは、最終的な製品設計ではプロビジョニングの課題を考慮し、ユーザーフレンドリーなソリューションを導入する必要があることを認識することです。
クラウド サーバーはシステムのハブとして機能し、ネットワーク デバイス、ネットワーク クライアント (スマートフォン、タブレット、ラップトップで実行されているアプリやWebポータルなど)、その他の必要なデータベースやソフトウェア アプリケーションとの間のデータ フローを管理します。
クラウドベースの統合ツール
接続されたデバイス、アプリ、その他の外部クラウド サービスとのインターフェイスをサポートするには、クラウド サーバー ソリューションに複数のソフトウェア アプリケーションやサービスの統合が必要になります。これらのアプリケーションには、ユーザーが必要とする機能を提供するためのメッセージング システム、Webサーバー、バックアップ データ ストア、Webサービスが含まれる場合があります。これらのアプリケーションがシームレスに相互作用し、製品の目的の使用ケースをサポートするように設計されていることを確認することが重要です。
デバイス サービス インターフェイスは、接続された製品とクラウド サーバー間の通信インターフェイスを提供します。デバイスは通常、自身を識別し、周辺機器の状態を反映したデータ更新を定期的に投稿します。一部のシステムでは、デバイスがメッセージを受信してアクションを実行することもあります。
アプリ サービス インターフェイスは、Webおよび/またはモバイル アプリケーションと、ネットワーク化された製品によって報告されるデータとの間の通信インターフェイスを提供します。このソフトウェアは通常、ユーザー セッションを管理し、製品情報を一覧表示し、アラートの構成をサポートします。
一部のクラウド ソリューションには、デバイスとアプリのインターフェースに加えて、他のクラウド アプリケーションとのインターフェースを可能にする追加のデータAPIが含まれています。クラウド プロバイダーを選択するときは、他のシステムからアクセスする必要があるデータが何であるかを理解し、適切なAPIが利用可能であることを確認してください。
このような技術的に複雑なワイヤレス製品の開発作業では、モバイル アプリのユーザー インターフェイスがプロジェクト内で単なる後付けになってしまうという固有のリスクがあります。実際のところ、スマートフォン アプリやWebポータルは、顧客にとって製品の顔となるため、市場での成功を最終的に決定づけるシステムの最も重要な要素であると言えます。それは単なるアプリではなく、製品のユーザー エクスペリエンスです。
ユーザーエクスペリエンスの重要性
CO検出器の例では、保守担当者は、サービスが必要なユニットの場所、前回のサービスから経過した時間、エラー コード情報などの情報を必要とする場合があります。これらのパラメータが与えられれば、適切なユーザー インターフェイスは、ステータスやサービス アラートを表すアイコンを使用してさまざまな場所を識別する施設マップを表示するなど、直感的なビジュアルを使用してこの情報を伝達できます。製品のユースケースを特定し、各ステップでアプリがどのように関与するかを説明することは、製品中心のアプリ設計を成功させる上で非常に重要です。
ユーザー エクスペリエンスがネイティブ アプリとブラウザベースのWebアプリのどちらによって最も満たされるかを検討することが重要です。ネイティブ アプリは、特定のプラットフォームのユーザーにとってより使い慣れたユーザー インターフェイス機能を提供しますが、開発の専門知識とプラットフォームごとのカスタム ソフトウェアが必要になります。Webベースのアプリは、HTML5ベースのフレームワークを使用して実装された単一のソリューションから複数のプラットフォームをサポートすることで、開発時間を節約できます。
最後に、ユーザー インターフェイスのデザインを通じて製品のブランドをどのように強化できるかを検討してください。配色からフォントの選択、グラフィックレイアウトまで、すべてがユーザーによる製品の認識に影響を与えます。アプリケーションを介した製品との最も一般的なやり取りでは、ユーザー側の労力は最小限で済む必要があります。
考慮すべき重要なデータ要素
クラウド接続システムの要素をしっかりと理解し、各要素の主要な設計上の考慮事項の多くを特定したら、プロセスの重要な次のステップは、アプリまたはWeb「ポータル」を通じて利用可能にするデータ要素とコントロールのリストを定義することです。
LSRのTiWiConnectTMプラットフォームの場合、このアクティビティは、「3つのA」、つまり属性、アクション、アラートの観点から考えることで簡素化されます。
属性は、リモートで監視したいキャプチャされたデータとデバイスの状態情報に対応します。属性は、製品の重要な実行時情報を表すものと考えてください。これらの値はクラウドに送信され、製品のステータスを報告したり、監視ユーザー インターフェイスの基礎として利用したりできます。一酸化炭素検知器の例では、属性にはタイムスタンプ付きの測定値、バッテリーレベル、エラー コードなどが含まれる場合があります。
アクションは、通常、製品上のアクティビティをトリガーするためにユーザーが開始するリモート コマンドを定義します。アクションは、ユーザーや他のデバイスがプロセスをトリガーしたり、パラメータを調整したりできるようにする、製品の「リモート コントロール」機能と考えてください。CO検出器の例に戻ると、潜在的なアクションとしては、アラームを消音するか、アラートトリガーのしきい値を変更することが考えられます。
アラートは、ユーザー定義の条件が満たされたことをユーザーまたは別のデバイスに通知するために製品が送信するメッセージを表します。アラートは、製品に対して何らかのアクションを取る必要がある可能性のある状態をユーザーに通知することを目的とした、スマートフォンのアラート ダイアログや通知に似たユーザー インターフェイス機能と考えてください。これらの通知は、多くの場合、「アプリ内」通知として設定したり、電子メールやSMSメッセージをトリガーして、接続された製品が注意を必要とするときに信号を送るように設定したりできます。当社のCO検出器の場合、測定値が設定値を超えたことを施設管理者にテキスト アラートで通知できます。
この3つのAを定義する作業は、ソリューションがサポートする必要があるユース ケースごとに繰り返す必要があります。少なくとも3つのユースケース (管理者、サービス、ユーザー) ごとに属性、アクション、アラートを定義するのが一般的です。たとえば、管理者ユーザーは、利用可能なすべての属性とアクションの完全なリストに関心があるかもしれませんが、エンドユーザーは、アクセス可能な単純なサブセットのみを必要とする場合があります。
製品のデータ、制御インタラクション、ユーザー通知が3つのAに基づいて定義されると、属性を報告し、アクションを受信し、マッピングしたアラートをトリガーするロジックを備えたクラウド クライアントとして機能する組み込みソフトウェアを既存のプロセッサまたはMCU上で開発できます。
すべてをまとめる
では、これらすべてのデザイン要素をどのように組み合わせて、強力なユーザー エクスペリエンスを提供する高性能な製品を作成できるのでしょうか?この記事の冒頭を思い出すと、IoT製品の開発においてビジネス リーダーが抱える最大の懸念事項は、(1) 社内の専門知識と知識の不足と、(2) IoTインフラストラクチャへの投資コストの2つです。それらの障害は確かに現実のものです。ここでは、このようなシステムをゼロから構築するために必要な技術的専門知識をかなり包括的に説明します。
製品のコアテクノロジーに関する専門知識と顧客ニーズの深い理解を通じて、市場で忠実な顧客と競争上の優位性を築いてきたため、クラウド接続システムの開発という追加の学習曲線に取り組むことは、注意をそらすものになるリスクがあります。しかし、ほとんどの問題と同様に、解決策は存在します。
LSRのような、包括的なクラウド接続プラットフォームと、ソリューションに必要なカスタマイズを提供するために必要なワイヤレス設計サービスの両方を提供できる確立されたパートナーに頼ることで、社内のリソースを最も重要な設計上の考慮事項である「顧客のニーズを満たし、期待を上回るソリューションを開発しているか」に集中させることができます。適切なワイヤレス、クラウド、アプリ開発パートナーの支援があれば、自信を持って前進し、クラウドを活用した市場をリードする製品イノベーションを実現できます。