ホワイトペーパー

スマートファクトリーにはスマートな機械が必要

エッジ コンピューティング プラットフォームは、機械・装置メーカーに新たな収益とコスト削減の機会を提供します。

顧客の要望に応える新世代のスマート化機器を開発するためにはどうすればいいのか?エッジ コンピューティング は重要な考え方です。

自動化は長年にわたり機械設計に欠かせないものでしたが、デジタルトランスフォーメーション、スマートマニュファクチャリング、インダストリー4.0、インダストリアル・インターネット・オブ・シングス(IIoT)などの新しい概念は、差別化と競争上の優位性を提供するために、機械の世界でますます適用されています。

この情報満載のホワイトペーパーでは、機械装置メーカー と装置メーカーがこれらの概念を取り入れるために何ができるのか、またエッジ コンピューティング のような技術がどのようにして機械メーカーや最終顧客の要件を満たすことができるのかをご紹介しています。

序章

機械・装置メーカー(OEM)業界には様々なタイプの企業や企業が存在しますが、1つの課題は常に同じで、市場は非常に競争が激しいということです。各世代の装置は、前世代よりも価格や性能が向上しています。設計、エンジニアリング、製品管理部門は、新しい設計を市場に投入する際に、新しい技術の向上とそれに伴うコストの上昇との間のトレードオフを常に評価しなければなりません。

自動化は、長年にわたって設備設計に不可欠な要素であり、デジタルトランスフォーメーション、スマートマニュファクチャリング、インダストリー 4.0、インダストリアル・インタ ーネット・オブ・シングス(IIoT)などの新しい概念が、競争上の優位性を実現するために製造業の世界でますます適用されるようになっている。本稿では、機械・設備メーカー(OEM)がこれらの新しい概念を活用するために何ができるのか、また、エッジ コンピューティング がどのようにして独自のニーズと顧客の要件を満たすことができるのかに焦点を当てています。

スマートな工場とスマートな製造業にはスマートな機械が必要

一世代前にPLCとPACを使用したマシンオートメーションが設備設計に革命をもたらしたのと同じように、スマートファクトリーとスマートマニュファクチャリングが産業界を再び進化させています。デジタルトランスフォーメーションのコンセプトを適用することで、企業は制御システムやセンサーによって収集されたデータを活用することで、最高のパフォーマンスを発揮できるようになります。このアプローチは、オペレータにリアルタイムの分析を提供し、設備全体の効果(OEE)の改善に役立つインプットを提供し、ローカルに収集して分析できるデータを提供します。また、データをクラウドに送信して、さまざまなアプリケーションでより詳細な分析を行うこともできます。 アプリケーションには、メンテナンスの最適化、サプライチェーンの俊敏性、同様の生産を行う複数の施設の歩留まり向上などが含まれます。

機械とOEM機器は生産の基本的な要素です。スマートファクトリーとスマートマニュファクチャリングは、OEMが設計した通り、あるいはエンドユーザーが指定した通りに動作するスマートマシンによってのみ実現できます。デジタルトランスフォーメーションを採用することで、機械や装置のビルダーは設計を強化し、装置の性能やメンテナンスに関する新しいサービスの開発をサポートすることができます。重要なのは、新世代のスマート機器を開発したり、既存の設計と展開を可能にして顧客が求める要件を満たすための最善の方法は何かということです。エッジ コンピューティング は、重要な設計要件の多くを解決することができるアプローチです。

What is Edge Computing?

エッジ コンピューティング オペレーショナル・テクノロジー(OT)とは、様々な形態がありますが、広く定義すると、データセンターの外で行われるあらゆるコンピューティングのことを指します。このように幅広い定義があるため、IT業界と自動化・制御業界の両方にまたがる、オペレーショナル・テクノロジー(OT)と呼ばれる紛らわしい定義が多く存在することは驚くべきことではありません。

大手アナリスト企業のガートナーは、誰もが「エッジ コンピューティング 」のタイプを理解することで、どのようなタイプの「 」が有用であるかを理解できるシンプルなトポロジーを公開しました。このトポロジーイメージは、エッジ コンピューティング として特徴づけることができるサーバー、デバイス、またはプラットフォームの種類と、それらがデータソースの「エッジにある」物理的なエンドポイントからどこに存在するかを示すインフラストラクチャ技術スタックを示しています。これは、実際のデータセンターの外で利用可能なコンピューティングパワー、収集、分析、データ移動の種類を暗示しています。エッジは、機器メーカーとその顧客にとって非常に重要なメリットを提供します。

このトポロジーから、コンピュートエッジを介したデバイスエッジが機械や装置のビルダーに適用可能であることが容易にわかります。 実際には、今日のすべての機械や装置は、PLCと一緒にデバイスエッジの側面を持っていますが、中にはゲートウェイエッジデバイスを持っているものもあります。ある意味では、機械や装置で使用される産業用PCやパネルPCは、このゲートウェイのカテゴリに該当します。これらの PC は、デバイスエッジ PLC の最初の「接点」となる可能性があります。しかし、IPC は、計算および解析能力が限られていたり、過酷な環境向けに製造されていない一般的な PC やサーバーと同様の信頼性と操作性の問題に悩まされています。そのため、顧客のニーズを満たすためには、他のタイプの専用エッジ・コンピュート・プラットフォームが必要となります。

エッジ コンピューティング は、機械や装置メーカーが現在の設計を強化し、さらにスマートな装置の提供に移行するために必要なすべての特性と機能を提供します。

エッジ コンピューティング 機械・装置のスマート化を実現

エッジ コンピューティング は、標準化されたモジュール式のソフトウェア・コンポーネントやアプリケーションの開発をサポートし、効率性を高めるスケーラブルなモジュール技術です。

これにより、機器メーカーの既存のアプリケーション(監視および制御ソフトウェアなど)を単一のプラットフォームに統合し、他の重要なアプリケーションを同じプラットフォーム上で実行できるようにすることができます。 これにより、スマートなインダストリアル・インターネット・オブ・シングス(IIoT)対応の機械や機器の開発が容易になり、顧客の進化するインダストリー4.0やスマート・マニュファクチャリングの要求をサポートする将来のアプリケーションを簡単に追加することができます。

エッジ コンピューティング を導入すると、現在の機器から、顧客の業務に統合されたデジタル化された機械へのスムーズな進化を促進することができます。これには、複雑な改造や再設計を必要とせずにデジタルトランスフォーメーションを包含する完全に統合されたスマートマシンへのオンプレミスやクラウド接続などの複数の機能が含まれています。

エッジ コンピューティング 機械・装置メーカーの特性

Compute Edgeのカテゴリーは非常に幅広いが、機械や機器メーカーに特化して適用される機能の種類を絞り込むための重要な特徴がいくつかある。

既存の自動化および制御アプリケーションのサポート

エッジ コンピューティング プラットフォームは、大幅な再設計を必要とせずに、既存の制御および自動化アプリケーションをモジュール方式で実行できるものでなければなりません。仮想化は重要な技術です。基本的に、既存の各 IPC は、エッジ コンピューティング プラットフォーム上で「仮想 IPC」または仮想マシンとして動作させることができます。これにより、既存のすべての IPC を単一のプラットフォームに統合することが可能になります。これらの仮想マシンは他の仮想マシンを認識しないため、すべてのアプリケーションは独立して実行され続けます。

既存の制御アプリケーションの変更とアップグレード

仮想化されたエッジ コンピューティング プラットフォームを使用することで、機械や装置の操作や監視に大きな柔軟性を追加することが可能になりました。例えば、従来の IPC/HMI アプローチでは、機械や装置の各ステーションは、IPC/HMI で表示できるものが限られているため、1 人のオペレータが 1 つの場所から複雑な装置を監視することしかできませんでした。これは理想的なモデルではありません。仮想化を使用することで、機器メーカーは、複数の人が異なるステーションでデータやアプリケーションにリモートアクセスすることで、顧客の柔軟性を高めることができます。この自律型モデルが好まれ、顧客に多くのオプションを提供します。

新しいアナリティクスとデジタルトランスフォーメーションのアプリケーションを追加

仮想化により、エッジ コンピューティング プラットフォーム上に新しい仮想マシンを作成するだけで、新しいアプリケーションを簡単に追加できる可能性があります。これにより、既存のアプリケーションに影響を与えることなく、新しいアプリケーションを追加することができます。これには、顧客のデータセンターなどの外部の場所や、クラウド(おそらくは自社のデータセンター)に転送する前の、ローカライズされたデータ収集、リアルタイム分析、データフィルタリングなどが含まれます。これは、データプライバシー法などにも依存しますし、もちろん、ニーズの拡大に合わせてスケーラブルなエッジ コンピューティング プラットフォームを持っていることが前提となります。

OT/ITコンバージェンスへの対応

これはおそらく、機械や設備のビルダーにとってはあまり考慮されていないトピックですが、デジタルトランスフォーメーションの取り組みではますます重要になってきています。機械を操作する制御および自動化アプリケーションは、貴社の設計エンジニアや機械を操作する顧客によく理解されています。彼らが注目しているのは、オペレーション・テクノロジー(OT)です。エッジ コンピューティング 機械学習(ML)や人工知能(AI)を含む高度な分析機能を開発するための専門知識に加え、適切なデータをデータセンターやクラウドに安全に転送する機能は、多くの場合、情報技術(IT)の専門家の領域である。複数のタイプの運用アプリケーションをサポートするプラットフォームは、展開と保守が簡単で、OTとITの両方の専門家が管理しやすいことが重要です。

エッジ コンピューティング プラットフォームは、機器や機械メーカーに新たな収益を生み出すサービスの可能性を提供する一方で、コスト削減やTCOの改善にも貢献しています。

新たな収益機会

エッジ コンピューティング プラットフォームがサポートする機能や新しいアプリケーションの多くは、新たな収益を生み出すサービスや、既存のサービスやサポート機能の最適化の可能性を生み出している。例えば、出現し始めているトレンドは、「サービスとしての機械」または「サービスとしての機器」の概念であり、これにより最終顧客は、従来の資本購入の代わりに、時間や使用量に基づいて支払いを行う。このようなモデルを成功裏に導入・維持するためには、機械や機器メーカーは、機器の性能とメンテナンスプロファイルを理解し、適切なデータを正確に収集・分析する能力を持たなければなりません。

サービスの簡素化

コンパクト、ファンレス、壁掛けまたはDINレール取り付け可能

業界定格

  • -10~60 °C (-10~140 °F)
  • 湿度10~95
  • 3グラム(5~500Hz

ホットスワップ、自己認識、自動同期が可能

堅牢化

機械・装置メーカーにとっては、これは当然のことかもしれませんが、エッジ コンピューティング プラットフォームはさまざまなベンダーから供給されていますが、そのすべてが装置の最終的な動作環境を把握しているわけではありません。堅牢化だけでなく、ダウンタイムをなくし、メンテナンスやサポートを可能な限りシンプルにし、リモートモニタリングを提供することも重要です。同様に、エッジ コンピューティング OT の世界のプラットフォームは、外部との接続がない場合が多いため、長期間にわたって自律的に動作するように準備しておく必要があります。

コスト削減

最終的には、エッジ コンピューティング を採用することが、機器メーカーが活躍する競争の激しい市場の厳しいコスト制約に合致して初めて実現可能となります。エッジ コンピューティング プラットフォームを評価する際には、資本コストだけでなく、開発コストや継続的なコストも考慮することが重要です。仮想化などの節約効果に加えて、コストは価値の関数です。より高価なプラットフォームは、計算能力の低い単純なデバイスやゲートウェイよりもはるかに高い価値とメリットを提供します。このアプローチは、手動での監視、ダウンタイム、スタッフのリソース、アプリケーションの効率性などの他のコストを削減します。 これらのコストの中には目に見えないものもありますが、産業が自動化、デジタルトランスフォーメーション、インダストリー4.0、スマートマニュファクチャリング、IIoTなどの関連イニシアチブに移行するにつれ、機器メーカーは将来のアプリケーションや顧客環境の変化を考慮しなければなりません。

エッジ コンピューティング プラットフォームは、シンプルで、保護され、自律的でなければなりません。

真に効果的なエッジ コンピューティング プラットフォームを支配する 3 つの重要な原則があります。顧客のニーズに適したエッジ コンピューティング プラットフォームを選択する際には、これらの点に留意する必要があります。

簡素化

  • エッジ コンピューティング プラットフォームは、数分で簡単にインストールして展開できるものでなければなりません。
  • 使いやすく直感的な管理インターフェイスを提供し、冗長システムの場合、ユニットを交換する必要がある場合、システムを完全な動作に戻すにはボタンを1回押すだけで済みます。
  • 冗長化されていないシステムは、必要に応じて自動的に復元できるイメージバックアップをクラウド上に維持することができます。

保護

  • 障害が発生した場合や、プラットフォームが今後発生する問題を積極的に検知した場合に、冗長システムでのシームレスなフェイルオーバーを実現します。
  • プラットフォームには組み込みセキュリティが含まれている必要があります特長.
  • USB などの外部の未使用ポートはすべて無効化されており、必要に応じて明示的にオンにする必要があります。
  • また、これらのプラットフォームには、IPアドレスのホワイトリスト化とブラックリスト化をサポートするファイアウォール機能が組み込まれています。
  • このプラットフォームには、プラットフォーム上で実行されているすべてのアプリケーションの基本的な健全性を監視して、潜在的なアプリケーションの問題や、不正なアプリケーションがプラットフォーム上に展開されていることをユーザーに警告する機能が含まれています。

自律性

  • あなたのエッジ コンピューティング プラットフォームは、外部との接続なしに長期間稼働するように設計されていますか?予測的な健康状態の監視とシームレスなフェイルオーバーにより、冗長化されたシステムを稼働させ続けることができます。
  • プラットフォームは、アプリケーションの負荷の変化に応じて自動ロードバランシングなどの機能を実行して、自動的に自己管理する必要があります。
  • エッジコンピュートプラットフォームは、クラウドサービスを介してリモートで管理するか、標準的なアプリケーションプログラミングインターフェース(API)のセットを介して、機器メーカーや顧客管理ソリューションに組み込むことができます。

時間と労力を節約

  • VMwareイメージを含むOVFアプライアンスをサポート
  • 現在のアプリケーションとレガシーアプリケーションの両方を統合
  • 冗長モードやクラスタリングの設定は不要

要約

エッジ コンピューティング は、この移行を可能にし、容易にする重要な技術です。エッジ コンピューティング プラットフォームは、機器の従来の制御および自動化機能を拡大する上で不可欠な役割を果たすことになります。また、機器メーカーが自らデジタルトランスフォーメーションの取り組みを受け入れ、顧客の取り組みと統合するための架け橋となることも期待されます。

詳細情報

装置および機械メーカーの詳細については、こちらをご覧ください。 https://www.stratus.com/oem/

StratusztC Edge 製品ラインの詳細については、以下をご覧ください。 https://www.stratus.com/jp/solutions/platforms/ztc-edge/

StratusztC™ Edge プラットフォーム機械装置メーカー

ストラタスztC Edge 製品ラインは、産業プラントや遠隔地の要件を満たすために特別に設計されたエッジ コンピューティング プラットフォームです。そのため、ztC Edge プラットフォームは、従来の制御および自動化アプリケーションの機能をアップグレードし、スマートマニュファクチャリング、インダストリー 4.0、IIoT などのデジタルトランスフォーメーションの取り組みをサポートするスマートマシンへと移行していく機械・装置メーカーにとって理想的な製品です。

スマート装置をエンタープライズおよびクラウド環境に接続

ztC Edge プラットフォームは、広範囲のアプリケーションを同時にサポートしない IPC とは異なり、仮想化により、限られた機能でデータアクセスを提供することに重点を置いた、より高性能な Edge ゲートウェイを含む複数の多様なアプリケーションをサポートすることができます。ztC Edge プラットフォームはまた、拡張された温度範囲に耐えられるように頑丈で、可動部分がないため、過酷な環境に対応するように設計されていない IT クラスのサーバーとは異なります。

ztC Edge 製品ラインは、マシンや機器の構築者が直面している根本的な課題に対処するという点でユニークです。ztC Edge にはそれぞれ統合済みの仮想化レイヤーが付属しており、30 分以内に稼働できるように事前に設定されています。

ストラタステクノロジーについて

ストラタスは、ビジネスクリティカルなアプリケーションを24時間365日稼働させ続けるための複雑さを解消します。ストラタスのテクノロジーは、データセンターとエッジの両方で計画外のダウンタイムの発生を未然に防ぎ、当社のサービスは、お客様が必要とする前に問題に対処することを保証します。フォーチュン500に選ばれたグローバル企業や、世界中のさまざまな業界の中小企業は、35年以上にわたり、運用上シンプルで継続的な可用性を実現するためにストラタスを利用してきました。

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