ホワイトペーパー

スマートファクトリーを支えるよりスマートな機械

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。

顧客の要求を満たす、よりスマートな新世代の機器を開発するためには、どのような方法が最適なのでしょうか。エッジ コンピューティング 、重要なアプローチを検討しています。

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。

このホワイトペーパーでは、これらのコンセプトを取り入れるために機械装置メーカー と機器メーカーができること、そしてエッジ コンピューティング のような技術がどのように機械メーカーと最終顧客の要求を満たすことができるかについて、情報満載でご紹介しています。

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。

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)などの新しいコンセプトは、競争上の優位性をもたらすために製造業の世界でますます適用されています。本稿では、機械・装置メーカー(OEM)がこれらの新しいコンセプトを活用するために何ができるか、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や顧客の要求を満たすことができるかに焦点を当てます。

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やスマートマニュファクチャリングは、スマートな機械が、OEMによって設計された通り、あるいはエンドユーザーによって指定された通りに動作することによってのみ達成されます。デジタルトランスフォーメーションを取り入れることで、機械・装置メーカーは設計を強化し、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。重要な問題は、新世代のスマートな機器を開発するための最良の方法は何か、あるいは既存の設計や展開を顧客が要求する要件に適合させるための最良の方法は何か、ということです。エッジ コンピューティング は、設計上の主要な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 には様々な形がありますが、広義には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と定義できます。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、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であるガートナー社は、誰もがどのようなタイプのエッジ コンピューティング 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ています。このトポロジー画像は、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」という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示唆しています。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もたらします。

このトポロジーから、Deviceエッジ からComputeエッジ が、機械や装置の製造者に適用でき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機器は、PLCを備えたDeviceエッジ の側面を持っており、一部にはGatewayエッジ のデバイスがあります。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ーに入ります。これらは、デバイスエッジ PLC の最初の「接点」となるかもしれません。しかし、IPCの計算能力や分析能力は限られており、また、過酷な環境用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や使い勝手の問題を抱えています。そのため、お客様のニーズを満たすためには、他のタイプの専用のエッジ 計算プラットフォームが必要となります。

機械制御および自動化システムの近代化に関して、機器メーカーが注目すべきは、Computeエッジ です。エッジ コンピューティング は、機械および機器メーカーが現在の設計を強化し、さらにスマートな機器の提供に移行するために必要なすべての特性および機能を提供します。

エッジ コンピューティング は、スマートな機械と機器を実現します。

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、お客様のオペレーション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、オンプレミスやクラウドへの接続などの複数の機能が含まれ、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受け入れる完全に統合されたスマートマシンを実現します。

エッジ コンピューティング 機械や装置を作る人のための特性

Computeエッジ のカテゴリーは非常に幅広いものですが、機械・装置メーカーに特化して適用される機能の種類を絞るために、いくつかの重要な特徴があります。

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、既存の制御・自動化アプリケーションを、大幅な再設計を必要とせずに、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。そのためには、仮想化が重要な技術となります。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します。これにより、既存のすべてのIPCを1つのプラットフォームに統合することができます。これらの仮想マシンは、他の仮想マシンを意識しないため、すべてのアプリケーションは独立して動作し続けます。

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、機械や装置の操作および監視に、より大きな柔軟性を加えることが可能になります。例えば、従来のIPC/HMIのアプローチでは、機械や機器の各ステーションは、IPC/HMIが表示できる内容に制限されているため、1人のオペレーターだけが1つの場所から複雑な機器を監視することができます。これは理想的なモデルではありません。仮想化を利用することで、機器メーカーは、複数の人が異なるステーションのデータやアプリケーションにリモートでアクセスすることで、お客様の柔軟性を高めることができます。このような自律的なモデルは好ましいものであり、お客様に多くの選択肢を提供します。

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

仮想化では、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可能になります。これには、ローカルでのデータ収集、リアルタイム分析、データのフィルタリングなどが含まれ、お客様のデータセンターなどの外部拠点や、自社のクラウドに転送することができます。これは、データのプライバシーに関する法律などにも左右されますし、もちろん、ニーズの拡大に対応できるスケーラブルなエッジ コンピューティング プラットフォームがあることが前提です。

OT/ITコンバージェンスへの対応

これは、機械メーカーや設備メーカーではあまり考えられないテーマかもしれませんが、デジタルトランスフォーメーションの取り組みにおいては、ますます重要になってきています。機械を操作する制御アプリケーションや自動化アプリケーションは、設計エンジニアや機械を操作するお客様によく理解されています。彼らは運用技術(OT)に焦点を当てています。一方、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や、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)の専門家の領域です。エッジ コンピューティング プラットフォームは、OTとITの両方の要件をサポートすることができます。複数のタイプのオペレーションアプリケーションをサポートするプラットフォームは、導入と維持が簡単で、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、機器メーカーや機械メーカーに、新たな収益を生むサービスの可能性を提供するとともに、コスト削減やTCOの改善にも貢献します。

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、新たな収益を生むサービスの可能性、あるいは既存のサービスやサポート機能の最適化をもたらします。例えば、「サービスとしての機械」や「サービスとしての機器」という概念が生まれつつあります。これは、従来の資本購入に代わって、最終顧客が時間や使用量に応じて料金を支払うというものです。このようなモデルの導入と維持を成功させるためには、機械や機器のメーカーは、機器の性能とメンテナンスの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らない。

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

機械や装置のメーカーにとって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提供されており、そのすべてが装置の最終的な使用環境を把握しているわけではありません。耐久性だけではなく、ダウンタイムをなくすこと、メンテナンスやサポートをできるだけ簡単にすること、そして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、OTの世界におけるエッジ コンピューティング プラットフォームは、外部との接続ができないことが多いため、長期間にわたって自律的に動作する準備が必要です。

コスト削減

最終的に、エッジ コンピューティング を採用することは、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を満たす場合にのみ実行可能となります。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。仮想化などによる節約に加えて、コストは価値の関数です。高価なプラットフォームは、計算能力の低いシンプル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、手動による監視、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化など、そ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、産業界が自動化、デジタルトランスフォーメーション、そしてインダストリー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ティブに移行する中で、機器メーカーは将来のアプリケーションやお客様の環境の変化を考慮する必要があります。

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た自律的なもの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 プラットフォームには、3つの重要な考え方があります。お客様のニーズに合ったエッジ 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、これらの点に留意してください。

簡素化

  • エッジ コンピューティング プラットフォームは、簡単にインストールでき、数分で導入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

  • お使いのエッジ コンピューティング プラットフォームは、外界との接続がない状態で長時間稼働するように設計されていますか?予測的なヘルスモニタリング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の稼動を可能にします。
  • 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利用してリモートで管理するか、標準的なAPI(Application Programming Interfaces)を利用して機器ビルダ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

機械・装置メーカーの市場は、一世代前にPLCが導入されたのと同じくらいの変化をもたらす進化の時期に入っています。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、装置の従来の制御・自動化機能を拡張する上で不可欠な役割を果たします。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行い、顧客の取り組みと統合するための橋渡しをすることになります。

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/

ストラタス ztC™ エッジ のプラットフォーム機械装置メーカー

ストラタス ztC エッジ 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、一連のエッジ コンピューティング プラットフォームです。そのため ztC エッジ この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イニシアチブをサポートするスマートマシンへと移行する機械および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

プラットフォームは ztC エッジ プラットフォームは、多様な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、機能が限定されたデータアクセスに特化したより高性能なエッジ ゲートウェイなど、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 エッジ また、プラットフォームは、過酷な環境に対応できないITクラスのサーバーとは異なり、長時間の温度変化にも耐えうる堅牢性を持ち、可動部がないのが特徴です。

は、機械・装置メーカーが直面する基本的な課題を解決するユニークな製品です。 ztC エッジ この製品群は、機械・装置メーカーが直面する基本的な課題を解決するためのユニークな製品です。それぞれの ztC エッジ あらかじめ仮想化レイヤーが統合されており、30分以内に起動できるように構成されています。

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を未然に防ぎ、ストラタスのサービスは、お客様が必要とする前に、あらゆる問題に対処することを保証します。ストラタスは、35 年以上にわたり、フォーチュン 500 社に選ばれているグローバル企業や、世界中のさまざまな業界の中小企業から、シンプルな運用と継続的な可用性を求めて信頼を得ています。

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