スマートファクトリーにはよりスマートなマシンが必要

オートメーション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IoT（IIoT）などの新しい概念が、差別化と競争上の優位性を実現するために機械の世界でますます適用されつつあります。

この情報満載のホワイトペーパーでは、機械メーカーや機器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か、エッジコンピューティングなどのテクノロジーが機械メーカーやエンドユーザーの要件をどのように満たすことができるかを学んでください。

はじめに

機械・装置メーカー（OEM）業界にはさまざまなタイプの企業や企業がありますが、課題は常に同じです。それは、市場が非常に競争が激しいことです。各世代の機器は、前世代よりも価格/性能が向上しています。設計、エンジニアリング、製品管理の各部門は、新しい設計を市場に投入する際に、新しい技術の改善とそれに伴うコストの増加との間のトレードオフを常に評価する必要があります。

オートメーションは長年にわたり機器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IoT（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の世界でますます適用されつつあります。このホワイトペーパーでは、機械装置メーカー (OEM) がこれらの新しい概念を活用するために何ができるか、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件を満たすことができるかに焦点を当てています。

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にはスマートマシンが必要

一世代前にPLCやPACを使ったマシンオートメーションが機器設計に革命をもたらしたように、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概念を適用することで、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で事業を行うことができます。 このアプローチは、オペレーターへのリアルタイム分析、総合設備効率（OEE）の向上に役立つ情報、およびローカルで収集および分析できるデータを提供します。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。 用途としては、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での生産量の増加などがあります。

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、スマートマシンがOEMの設計またはエンドユーザーの指定どおりに動作すること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・設備メーカーは設計を強化し、機器の性能とメンテナンスに関する新しいサービスの開発を支援できます。 重要な問題は、新世代のスマート機器を開発したり、既存の設計や導入で顧客の要求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、主要な設計要件の多くを解決できるアプローチです。

エッジコンピューティングとは

エッジコンピューティングにはさまざまな形態があり、データセンターの外部で行われるコンピューティングとして大まかに定義できます。このように幅広い定義から考えると、IT業界とオートメーション/制御業界の両方にわたって、私たちがオペレーショナルテクノロジー（OT）と呼んでいる紛らわしい定義が多数存在するのも不思議ではありません。

大手アナリスト企業のガートナー社は、どのような種類のエッジコンピューティングが役立つかを誰もが理解できるようなシンプルなトポロジーを公開しています。このトポロジー図は、エッジコンピューティングとして特徴付けられるサーバー、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」にある物理エンドポイントのどこにあるかを示すインフラストラクチャテクノロジー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部で利用できるコンピューティング能力、収集、分析、およびデータ移動の種類を暗示しています。Edgeは、機器メーカーとその顧客に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、コンピュートエッジからコンピュートエッジまでのデバイスエッジがマシンおよび機器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、今日のすべてのマシンと機器にはPLCを備えたデバイスエッジの側面があり、ゲートウェイエッジデバイスを備えたものもあります。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、このゲートウェイカテゴリに分類されます。これらは、デバイスエッジPLCの最初の「接点」になる場合があります。しかし、IPCは計算能力や分析能力が限られているか、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一般的な信頼性や使いやすさ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には、他のタイプの専用エッジコンピューティングプラットフォームが必要です。

機械制御および自動化システムの近代化に関しては、機器メーカーが注力すべきはコンピュートエッジです。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、より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と機能を提供します。

エッジコンピューティングはスマートマシンとスマート機器を可能にします

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とアプリケーションの開発をサポートし、効率を高めるスケーラブルなモジュラーテクノロジーです。

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1つのプラットフォームに統合すると同時に、他の重要なアプリケーションを同じプラットフォームで実行できるようになります。 これにより、産業用モノのインターネット（IIoT）対応のスマートな機械や設備の開発が容易になり、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需要に対応する将来のアプリケーションを簡単に追加できます。

エッジコンピューティングを実装すると、今日の機器から、顧客の業務に統合されるデジタル化された機械へのスムーズな進化を促進できます。 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実現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またはクラウド接続などの複数の機能が含まれます。

機械および装置メーカー向けのエッジコンピューティングの特徴

コンピュートエッジのカテゴリは非常に広いものの、機械メーカーや機器メーカーに特に当てはまる機能のタイプを限定する主な特徴がいくつかあります。

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、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必要があります。仮想化は重要なテクノロジーです。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実行できます。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できます。これらの仮想マシンはいずれも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引き続き独立して実行されます。

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により、機械や機器の操作と監視にさらに高い柔軟性を加えることが可能になりました。たとえば、従来のIPC/HMIアプローチでは、マシンまたは機器の各ステーションはIPC/HMIが表示できるものに制限されているため、複雑な機器を1か所から監視できるのは1人のオペレーターだけです。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、複数のユーザー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アクセスできるようにすることで、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推奨され、お客様により多くのオプションが提供されます。

新しい分析とデジタルトランスフォーメーションアプリケーションの追加

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ずに新しいアプリケーションを追加できるようになります。これには、ローカライズされたデータ収集、リアルタイム分析、および顧客のデータセンターなどの外部サイトやクラウド（おそらくは自社のデータセンター）に転送される前の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よる場合があり、もちろん、ニーズの拡大に応じ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用意していることを前提としています。

OT/IT コンバージェンスのサポート

これはおそらく、機械・装置メーカーではあまり考慮され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においてますます重要になっています。機械を操作する制御および自動化アプリケーションは、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。彼らはオペレーショナルテクノロジー（OT）に焦点を当てています。機械学習 (ML) や人工知能 (AI) などの高度な分析機能を開発するための専門知識、および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 要件と IT 要件の両方をサポートできます。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、導入と保守が簡単で、OTとITの両方の専門家が簡単に管理できるようにすることが重要です。

エッジコンピューティングプラットフォームは、コスト削減とTCOの改善に役立つと同時に、機器および機械メーカーに新たな収益創出サービスの可能性を提供します。

新しい収益機会

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、新しい収益を生み出すサービスの可能性や、既存のサービスやサポート機能の最適化を可能にします。たとえば、「サービスとしての機械」または「サービスとしての機器」という概念が出始めています。この概念では、エンドカスタマーは従来の資本購入ではなく、時間や使用量に基づいて支払いを行います。このようなモデルの実装とメンテナンスを成功させるには、機械または機器メーカーが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して分析する能力が必要です。

サービスを簡素化

コンパクト、ファンレス、壁面またはDINレールへの取り付けが可能

業界評価

• —10から60°C (—10から140°F)
• 10 から 95% の湿度
• 3 グラム (5 から 500 ヘルツ)

ホットスワップ対応、自己認識、自動同期

高耐久化

機械や装置の製造業者にとっては当たり前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、すべてのベンダーが機器の最終的な動作環境を認識しているわけではありません。 耐久性を向上させるだけでなく、ダウンタイムを排除し、メンテナンスとサポートを可能な限り簡単にし、リモート監視を提供することも重要です。。同様に、OT 環境のエッジコンピューティングプラットフォームは、外部に接続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ように準備する必要があります。

コスト削減

最終的に、エッジコンピューティングの採用は、機器メーカーが参入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現可能になります。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。仮想化などによるコスト削減に加えて、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もたらします。このアプローチにより、手動監視、ダウンタイム、スタッフリソース、アプリケーション効率など、その他のコストを削減できます。 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、産業がオートメーション、デジタルトランスフォーメーション、およびインダストリー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て、機器メーカーは将来の用途や顧客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、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には、3 つの重要な原則があります。顧客のニーズに合った適切な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、次の考慮事項に留意する必要があります。

シンプリシティ

• 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および展開できる必要があります。
• 使いやすく直感的な管理インターフェースが提供され、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でも、ボタンを1回押すだけでシステムをフル稼働状態に戻すことができます。
• 非冗長システムでは、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に保持できます。

保護

• 障害が発生した場合や、プラットフォームが今後の問題を事前に検出した場合に、冗長システムでシームレスにフェールオーバーできます。
• プラットフォームにはセキュリティ機能が組み込まれている必要があります。
• USB などの未使用の外部ポートはすべて無効になっているため、必要に応じて明示的にオンにする必要があります。
• 既知の単純なパスワードによる一般的なセキュリティ上のリスクを避けるため、初回ログイン時にパスワードを変更する必要があります。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とブラックリスト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状態を監視して、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にデプロイされた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

• 御社のエッジコンピューティングプラットフォームは、外部に接続しなくても長期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、冗長システムの稼働を継続できます。
• 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負荷分散などの機能を実行して、自動的に管理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、クラウドサービスを介してリモートで管理するか、標準のアプリケーションプログラミングインターフェイス（API）セットを介して機器ビルダーまたは顧客管理ソリューションに組み込む必要があります。

時間と労力を節約できます

• 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設定は不要

サマリー

機械および装置メーカー市場は、一世代前のPLCの導入と同じくらいの変化をもたらす進化期に入っています。エッジコンピューティングは、この移行を可能にし、容易にする重要なテクノロジーです。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、機器メーカーがデジタルトランスフォーメーションの取り組みを自社で採用し、顧客のイニシアチブと統合するための架け橋にもなります。

さらに詳しい情報

機器および機械メーカーの詳細については、以下をご覧ください。 https://www.stratus.com/oem/

Stratus ztC 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/solutions/platforms/ztc-edge/

機械メーカー向けStratus ztC™ エッジプラットフォーム

Stratus 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ように特別に設計された、さまざまな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などのデジタル変革イニシアチブをサポートするスマートマシンに移行する機械および機器メーカーにとって理想的です。

スマートマシンをエンタープライズとクラウドに接続

ztC Edgeプラットフォームは、幅広いアプリケーションを同時にサポートしないIPCとは異なります。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できます。ztC Edge プラットフォームは、広い温度範囲に耐える堅牢で可動部品がないため、過酷な環境向けに設計されていないITクラスのサーバーとも異なります。

ztC Edge 製品ラインは、機械および装置メーカーが直面する基本的な課題に対処する方法が独特です。各ztC Edge にはあらかじめ統合された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設定されています。

Stratus テクノロジーズについて

Stratus、ビジネスクリティカルなアプリケーションを年中無休で稼働させる際の複雑さを解消します。Stratus テクノロジーは、データセンターとエッジの両方で予期しないダウンタイムの発生を積極的に防止します。また、ストラタスのサービスでは、お客様が必要とする前にあらゆる問題に対処します。グローバルなフォーチュン500企業と世界中の幅広い業界の中小企業が、運用が簡単で継続的な可用性を実現するために、35年以上にわたってStratus スを信頼してきました。

詳細はこちら stratus.com 今日。