산업인터넷은 복잡한 물리적 기계를 네트워크로 연결된 센서 및 소프트웨어와 통합하는 것을 말한다. 향후 5년 동안, 중장비 및 산업용 장비에 배치되는 센서의 증가로 수집되는 데이터가 기하급수적으로 증가하면, 이 데이터는 예측 분석에 다양하게 활용될 것이다. 이 책은 소프트웨어 전문가가 IIoT 애플리케이션을 설계, 구축, 관리, 운영하는 데 필요한 원스탑 가이드 역할을 한다.

[목 차]

1장. IIoT의 기본과 구성 요소
__IIoT의 기본과 구성 요소
____IoT의 영향
____IoT 기술 구성 요소의 개요
____IoT 비즈니스 모델
____IIoT 사용 사례
__요약

2장. IIoT 애플리케이션 아키텍처와 디자인
__IIoT 애플리케이션: 소개
____IIoT 애플리케이션 구축의 도전 과제
__IIoT 시스템 아키텍처
____계층 1: IIoT 장치와 센서
____계층 2: 에지 게이트웨이와 클라우드 연결
____계층 3: 클라우드(IIoT 애플리케이션, 데이터, 분석)
__첫 번째 IIoT 애플리케이션 분석
____에지 게이트웨이 트리거링 경고
____웹소켓을 사용한 클라우드 연결
____경고를 수집하는 클라우드 마이크로서비스
__IIoT/IoT 플랫폼의 개요
____프리딕스 IoT 아키텍처
____AWS IoT 애플리케이션 아키텍처
____구글 IoT 애플리케이션 아키텍처
__요약

3장. IIoT 에지 개발
__프로토타입용 하드웨어
____다양성과 비용
____변형
____옵션 비교
____지원되는 센서
____하드웨어 선택
____커뮤니티
____데이터 교환 프로토콜 선택
__애플리케이션 수준 프로토콜: HTTP
____장치 조립
____SD 카드 준비
____RPi에서 센서 애플리케이션 실행
____PC에서 수신 애플리케이션 실행
__애플리케이션 수준 프로토콜: 웹소켓
____장치 조립
____SD 카드 준비
____RPi에서 센서 애플리케이션 실행
____PC에서 수신 애플리케이션 실행
__산업용 M2M 프로토콜: Modbus
____SD 카드 준비
____RPi에서 허브 애플리케이션 실행
____RPi에서 시뮬레이터 애플리케이션 실행
____PC에서 수신기 애플리케이션 실행
____프리딕스에서 수신기 애플리케이션 실행
__산업용 M2M 프로토콜: OPC UA
____SD 카드 준비
____RPi에서 시뮬레이터 애플리케이션 실행
____PC에서 수신 애플리케이션 실행
____프리딕스에서 수신기 애플리케이션 실행
____RPi에서 허브 애플리케이션 실행
____통계 구하기
__프리딕스의 데이터 관리 옵션
____자산
____이벤트 허브
____시계열
____서비스로서의 데이터베이스
____블랍 저장소
____메시지 큐
____프리딕스 캐시
____프리딕스 함수
____프리딕스 메시지 큐
____프리딕스서치
____프리딕스 인사이트
____프리딕스 컬럼 저장소
__요약

4장. IIoT 데이터
__IIoT 데이터
____IIoT 데이터 처리 과제
____IIoT 데이터 아키텍처
____IIoT용 데이터 처리를 위한 기술 스택
____모범 사례와 표준
____데이터 처리를 위한 샘플 코드와 프레임워크
__요약

5장. IIoT를 위한 고급 분석
__IIoT 비즈니스 사용 사례와 분석
____열전비를 이용한 발전소 성능
____제조 공정
__IIoT 분석 유형
____신뢰할 수 있는 분석
____효율적인 분석
____수익성 분석
____디지털 트윈
____what-if 분석과 시뮬레이션
____추천, 통지, 경고
____분석 카탈로그와 시장 기회
__IIoT 분석: 클라우드와 에지
____클라우드 기반 분석
____에지 기반 분석
____클라우드와 에지: 분석 결합
__분석을 위한 IIoT 데이터
____시계열 데이터
____자산 데이터
____공정, 레시피, 단계
____제조 실행 시스템(MES) 데이터
__IIoT 분석: 아키텍처
____빅데이터와 분석: 기술 스택
____빅데이터와 분석: 아키텍처
____분석 정의
____스트리밍과 배치 분석
____이벤트 중심 분석
____ETL 파이프라인
____분석 오케스트레이션
__고급 분석: 인공 지능, 머신러닝, 딥러닝
____모델 구축
____분석 수명 주기
____머신러닝 모델 수명 주기
____모델 성능
____이상치와 오프셋 관리 결정
____모델의 지속적인 트레이닝
____ML 파이프라인과 오케스트레이션
____IIoT 데이터의 다양성
____머신러닝 유형
____예측 분석을 위한 PMML
____이벤트 중심 머신러닝 모델
____오프라인 모드에서 모델 구축
____실시간 모델 튜닝과 배포
____서비스로서의 머신러닝
____머신러닝 모델의 컨테이너화
____시계열 데이터 기반 분석
____주피터를 이용한 케라스와 텐서플로를 이용한 신경망 개발
____스파크를 사용한 시계열 데이터를 분석하기 위한 분석 개발
____스파크를 사용해 스트리밍 분석 개발하기
__요약

6장. 첫 번째 IIoT 애플리케이션 개발
__S95 표준을 사용한 자산 개발과 모델링
____ISA-95 제어 레벨
____S95에 표시된 자산 데이터 교환
__저장소 선택
____관계형 DBMS
____키-값 저장소
____고급 폼
____문서 저장소
____그래프 DBMS
____시계열 DBMS
____RDF 저장소
____객체 지향 DBMS
____검색 엔진
____멀티밸류 DBMS
____와이드 컬럼 저장소
____네이티브 XML DBMS
____콘텐츠 저장소
____이벤트 저장소
____내비게이션 DBMS
____블록체인
____중요 고려 사항
__시계열 저장소
____인플럭스DB를 시계열 저장소로 사용
__자산의 인스턴스 생성과 시계열 데이터 추가
__분석 이해하기
____인플럭스DB를 사용한 설명적 분석 탐구
__첫 번째 분석 배포
____인플럭스DB 분석 함수를 사용한 쿼리의 예
____쿼리 실행
__시계열 데이터와 차트 시각화
____하이차트로 시계열 데이터 시각화하기
__분석의 결과를 경로로 시각화하기
____이메일 알림 구성
____슬랙을 통한 알림 구성
____그라파나에서 경고 구성
__요약

7장. 배포, 확장, 보안
__IIoT 보안 사례
____IIoT 애플리케이션 보안의 핵심 원칙
____IIoT 장치 보안 설계 및 아키텍처
____IIoT 게이트웨이 보안 원칙
____IIoT 클라우드 보안 아키텍처와 설계
__IIoT 애플리케이션 배포
__규모에 따른 IIoT 애플리케이션
____용량 계획
____로드/성능 테스트
____병목 현상 측정과 확인
____개별 구성 요소 확장
__요약

8장. 안정성, 내결함성, IIoT 애플리케이션 모니터링
__IIoT 시스템의 복잡성
__안정적이고 탄력적인 IIoT 애플리케이션 구축 기술
____클라우드에서의 안정성 설계
__내결함성 IIoT 장치와 에지 게이트웨이 구축 기술
____센서와 장치에서의 신뢰성 설계
____게이트웨이에서의 신뢰성 설계
__IIoT 애플리케이션 모니터링(에지와 클라우드)
____클라우드에서의 IoT 서비스 모니터링
____IoT 장치와 게이트웨이 모니터링 전략
__요약

9장. 프리딕스로 IIoT 애플리케이션 구현
__자산 서비스를 이용한 자산 모델링의 기초
____자산 서비스에 대한 자세한 설명
____분류 객체의 예
__GE 프리딕스로 첫 번째 자산 모델 개발
____자산 서비스 인스턴스 생성
____자산 서비스 인스턴스를 애플리케이션에 바인딩
____UAA 클라이언트가 자산 서비스를 사용하도록 설정
__자산의 인스턴스 생성
____자산 서비스에 자산 추가
____자산 변경
____자산 보기
____자산 삭제
____자산 서비스의 추가 기능
__프리딕스 시계열 데이터를 자산에 추가
____시계열 데이터를 읽는 앱 구축
____시계열 서비스의 인스턴스 생성
____시계열 서비스로 데이터를 전송하도록 앱을 활성화
____데이터 수집 검증
__첫 번째 GE 프리딕스 분석 배포
____분석 프레임워크 서비스
____분석 프레임워크 서비스의 인스턴스 생성
____분석 프레임워크 서비스의 인스턴스를 애플리케이션에 바인딩
____분석 프레임워크로 작업할 분석 애플리케이션 구축
____분석 애플리케이션 테스트 생성
____분석 카탈로그에 분석 앱 추가
____분석 애플리케이션 실행
____분석 애플리케이션 실행
__GE 프리딕스 웹 컴포넌트를 사용한 고급 시각화
____프리딕스 디자인 시스템
____웹 애플리케이션 구축
____뷰 서비스의 인스턴스 생성
____뷰 서비스를 사용한 UI 요소의 추가 및 관리
____카드 생성
____데크 생성
____카드를 데크에 연결하기
____멀티카드 데크 표시
____생성된 웹 애플리케이션에 UI 구성 요소 추가
__요약

10장. IIoT 애플리케이션 모범 사례
__API 개발의 모범 사례
____API 종단점은 설명적이어야 한다
__정렬, 필터링, 검색, 버전 관리
____장치를 이름으로 정렬
____장치의 속성 필터링
____주어진 입력으로 검색
____버전 관리와 문서화
__다중 언어 프로그래밍의 힘
____고성능을 위한 최종 일관성
__@scale 애플리케이션의 여러 버전을 처리하기 위한 전략
____블루-그린 배포
____DB 마이그레이션 모범 사례
____마이크로서비스 간의 확립된 신뢰를 이용하는 이점
____클라이언트 자격 증명 부여 흐름
____애플리케이션 채택을 위한 UX 전략
____종단 간 추적 및 로깅
____애플리케이션 로그
____런타임 로그
____플랫폼 로그
____로깅 아키텍처 가이드라인
__요약

11장. IIoT의 미래 방향
__소개
____떠오르는 사용 사례
____IoT 산업 표준과 진화
____IIoT 보안 과제와 기회
____IoT를 위한 블록체인
____머신러닝과 IoT
____IIoT 전망과 시장 방향
__요약

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

■ IIoT 애플리케이션에서 클라우드 스토어 데이터에 프로토타입 장치 연결하기
■ 데이터 관리 기술과 구현 방법 탐구
■ 스파크 ML과 텐서플로를 사용한 IIoT 애플리케이션 분석 연구
■ 분석의 배포와 결과의 시각화
■ 도커와 클라우드 파운드리를 사용한 지속적인 배포 이해하기
■ 애플리케이션에 내결함성을 부여하고 뉴렐릭(New Relic)으로 모니터링 하기
■ IIoT 플랫폼 아키텍처를 이해하고 플랫폼에서 IIoT 애플리케이션 구현하기

★ 이 책의 대상 독자 ★

IIoT 개발에 필요한 더 깊은 인사이트를 얻으려는 소프트웨어 개발자, 설계자, 제품 관리자, 경영자에게 알맞은 책이다.

★ 이 책의 구성 ★

1장. ‘IIoT의 기본과 구성 요소’에서는 항공, 의료, 운송, 전력 같은 산업 분야의 다양한 사용 사례를 소개하고, IIoT 플랫폼의 세 계층인 에지, 연결성, 클라우드를 설명한다.
2장. ‘IIoT 애플리케이션 아키텍처와 디자인’에서는 IIoT 애플리케이션 아키텍처를 다루고, 다양한 IIoT 애플리케이션 계층을 심도 있게 이해해보면서 종단 간 IIoT 애플리케이션의 간단한 구현을 살펴본다.
3장. ‘IIoT 에지 개발’에서는 IIoT 애플리케이션 개발에서 가장 일반적인 작업인 통신, 데이터 저장, 장치 자체 프로토타이핑을 알아본다.
4장. ‘IIoT 데이터’에서는 IIoT 애플리케이션에서 데이터를 처리하는 데 필요한 다양한 도구와 기술, 방법론을 알아본다.
5장. ‘IIoT를 위한 고급 분석’에서는 IIoT 애플리케이션 분석을 수행하는 데 필요한 다양한 도구, 기술, 방법론을 다룬다.
6장. ‘첫 번째 IIoT 애플리케이션 개발’에서는 자산과 시계열 센서 데이터를 통합하는 간단한 모니터링 및 진단 애플리케이션을 개발하는 데 필요한 지식을 살펴본다. 첫 번째 분석을 개발하고 결과를 시각화한다.
7장. ‘배포, 확장, 보안’에서는 마이크로서비스, CI/CD 확장, 장치와 인터페이싱(interfacing)할 때의 보안 고려 사항, UAA/Oauth를 사용하는 클라우드 애플리케이션의 보안 등 IoT 클라우드 애플리케이션의 보안, 배포, 확장성과 관련해 수행하는 가장 공통적인 작업을 알아본다.
8장. ‘안정성, 내결함성, IIoT 애플리케이션 모니터링’에서는 내결함성과 IoT 모니터링과 같은 문제를 해결한다.
9장. ‘프리딕스로 IIoT 애플리케이션 구현’에서는 자산(asset)을 모델링하고, 분석을 위해 자산을 정규화(normalize)하는 데 도움이 되는 방법을 설명한다. 또한 자산에 대한 시계열 데이터를 저장하고 GE의 프리딕스로 첫 번째 분석을 개발해본다.
10장. ‘IIoT 애플리케이션 모범 사례’에서는 마이크로서비스(microservice) 구축에 사용할 언어를 선택할 때 고려해야 할 사항을 다룬다. 히스트릭스(Hystrix), 주키퍼(Zookeeper) 등을 사용해 마이크로서비스를 검색하고 엔터프라이즈 시스템과 다른 클라우드 공급자에 통합할 수 있다.
11장. ‘IIoT의 미래 방향’에서는 경쟁 관련 전망, 새롭게 등장한 사용 사례 및 기술, 연구 등을 다룬다.

★ 지은이의 말 ★

산업인터넷(Industrial Internet)은 복잡한 물리적 기계를 네트워크로 연결된 센서와 소프트웨어에 통합하는 것을 말한다. 향후 5년 동안 중장비와 산업용 장비에 배치되는 센서가 증가함에 따라 수집되는 데이터도 기하급수적으로 증가하게 될 것이며, 이 데이터는 예측 분석을 위해 분석되고 활용될 것이다. 이는 흥미진진한 산업 애플리케이션(industrial application)을 개발하려는 개발자에게 새로운 길을 열어줄 것이다.
이 책은 소프트웨어 전문가가 IIoT 애플리케이션을 설계, 구축, 관리, 운영하는 데 참고할 수있는 종합 안내서라고 할 수 있다.
이 책은 IIoT 애플리케이션으로 가능한 실제 사용 사례를 파악하고 기본 개념을 이해할 수 있는 비즈니스 컨텍스트를 제공하는 것으로 시작한다. 비즈니스 목표를 파악하고 나면 IIoT 플랫폼의 다양한 계층과 주요 구성 요소를 익히고, IIoT 스택 분석과 에지 개발(edge development)을 배우게 된다. 그런 다음 개발 프레임워크의 핵심 요소를 식별하고, 이 핵심 요소가 IIoT 애플리케이션의 전반적인 아키텍처와 설계 시 고려 사항에서 왜 중요한지를 알아본다. 또한 IIoT를 위한 첫 번째 애플리케이션을 개발하고 배포 및 보안 고려 사항도 배운다. 마지막으로 애플리케이션을 구현하기 위한 소프트웨어 개발의 세부 사항을 개략적으로 설명하고, 개발 모범 사례와 함께 GE 프리딕스와 같은 플랫폼의 사용을 알아본다.

★ 옮긴이의 말 ★

산업인터넷은 미국의 GE가 처음 사용하기 시작한 용어이며, 산업의 모든 장비가 인터넷으로 연결된다는 의미로 '사물인터넷(Internet of Things)'을 대신해서 쓰이는 말이다. 아직까지는 사물인터넷이나 대물 통신(Machine to Machine(M2M))이라는 말이 더 익숙하지만, 2013년부터 그 개념이 시작된 생각보다 오래된 기술이다. 이미 항공 산업이나 발전소, 제조, 헬스케어 분야에서는 생산성을 높이고 비용을 절감하는 데 산업인터넷이 활용되고 있다.
아무리 좋은 기술과 방대한 데이터가 있어도 이를 활용할 줄 모른다면 아무런 의미도 없는 법이다. 이 책은 프리딕스 같은 플랫폼을 이용해 산업인터넷 애플리케이션을 설계, 구축, 관리, 운용할 수 있도록 전반적으로 돕는 안내서다. 산업인터넷 환경에서는 기계와 인터넷이 통합돼 방대한 양의 데이터를 만들어낸다. 따라서 그 데이터를 잘 분석하면 생산성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 기계를 사용하는 인간이 '의사 결정'을 내리는 데도 결정적인 도움을 얻을 수 있다.
다소 상투적으로 들릴 수도 있겠지만, 작업을 마치고 나면 미흡한 부분에 대해 아쉬움이 남기 마련이다. 꽤 많은 시간과 노력을 기울여 작업했지만, 저자의 의도를 충분히 전달하지 못했거나 잘못 번역된 부분이 있을 수 있다. 잘못된 부분을 비롯해 책 내용과 관련된 어떤 의견이라도 보내주시면 소중히 다룰 것을 약속한다.

알레나 트루키나
알토로스(Altoros)에서 IoT 분야를 이끌고 있다. 중요한 업무용 소프트웨어 애플리케이션을 제공하고 지원하는 데 12년 이상의 경험을 쌓았으며, 비즈니스 경영자와 긴밀히 협력하면서 소프트웨어 개발에 전략적이고 조직적인 리더십을 발휘하고 있다. 지난 수년 동안 소프트웨어 엔지니어부터 소프트웨어공학 관리자, 알토로스의 루비 부서장까지 두루 거치며 다양한 역량을 발휘해왔다. 또한 최초 GE 프리딕스(GE Predix)의 인플루언서(Influencer) 중 한 명이었다.

자얀트 토마스
IoT, 머신러닝, 클라우드 기반 아키텍처에 매우 열정적이며, 그 덕분에 베리타스(Veritas), GE, 오라클, AT&T, 뉘앙스(Nuance)와 여러 스타트업 기업에서 성공적인 모험을 펼치며 대규모 플랫폼 구축을 이끌었다. UC 데이비스(UC Davis)의 MBA 과정을 졸업하고 NIIT에서 M.Tech를 받았으며 IoT, NLP 프로세싱, 클라우드 아키텍처 부문에서 15개 이상의 특허를 보유하고 있다. 열정적인 연사이자 작가이기도 해서 많은 콘퍼런스와 모임에 기여해왔으며, 활동적인 스포츠맨으로서 다이어트와 헬스에도 관심이 많다.


옮긴이 류영선
소프트웨어 엔지니어로서 오랫동안 웹 브라우저와 웹 서버를 개발했다. 그 경험을 바탕으로 현재는 W3C를 비롯한 여러 국제 표준화 단체에서 웹과 관련된 표준화 업무를 담당하고 있다. 최근에는 PC에서 벗어나 모바일 환경이나 DTV, 디지털 사이니지(Digital Signage), 웨어러블(Wearable), 오토모티브(Automotive) 등의 다양한 IoT 장치에 웹 기술을 접목하는 오픈 웹 플랫폼에 관심을 갖고 관련 기술을 연구 중이다. 아울러 워크숍, 세미나 강연, 학술 기고를 통해 오픈 웹 플랫폼과 웹 기술을 전파하는 데 힘쓰고 있다. 옮긴 책으로는 에이콘출판사에서 펴낸 『반응형 웹 디자인』(2012), 『HTML5 웹소켓 프로그래밍』(2014), 『WebRTC 프로그래밍』(2015), 『자바스크립트 디자인 패턴』(2016), 『자바스크립트 언락』(2017), 『객체지향 자바스크립트 3/e』(2017), 『사물인터넷 자바스크립트 프로그래밍』(2018), 『모던 C++ 프로그래밍 쿡북』(2019), 『산업인터넷 애플리케이션 개발』(2020) 등 다수가 있다.