インダストリアルエッジコンピューティングとは何ですか？それは製造業にどのように役立ちますか？

モノのインターネット（IoT）デバイスと呼ばれる、高速通信機能を備えた安価なセンサーにより、データ取得が急増しています。ただし、有用なアクションを生み出すために分析されない限り、データはほとんど価値がありません。多くのIoTセンサーとデバイスは、データをクラウドに送信して処理します。エッジコンピューティングは、クラウドベースの処理に代わるものであり、いくつかの点で製造にメリットがあります。

エッジコンピューティングとは

センサーとコンピューターのネットワークを想像してみてください。すべて中央サーバーとの間でデータを送受信します。簡単に言えば、これがインターネットの構成方法です。このネットワークの「エッジ」には、物理​​ハードウェアと相互作用するIoTデバイスがあります。ポンプ、モーター、圧延機、ロボット、包装機は、産業用モノのインターネット（IIoT）に接続される可能性のある機械のほんの一例です。

これらのマシンはすべて、データを中央サーバーにストリーミングして戻すことができます。これには、サイクルタイムなどの生産統計や、温度や振動などの動作条件が含まれる場合があります。検査システムは、分析と保存のために画像を送信している可能性があります。このようなデータは、オペレーターがパフォーマンスを監視し、改善の機会を特定するのに役立ちますが、遅延と帯域幅という2つの制限があります。

レイテンシーは、データの送受信時に発生する遅延です。変動が大きく、クラウドシステムでリアルタイム制御を実行できなくなる可能性があります。

帯域幅は、デバイスからサーバーへの「パイプ」の容量です。システムに追加されるIIoTデバイスが増え、サンプリングレートが上がると、送信されるデータの量が増えます。ある時点で「パイプ」がいっぱいになり、追加のデータが遅れます。

産業用IoTについて説明する場合、エッジコンピューティングとは、マシンまたはデバイスでデータ処理を実行することを指します。場合によっては、マシン上にコンピューターが必要になることもありますが、最近のIIoTデバイスにはエッジコンピューティング機能があります。即時の対応が必要なものはすべてマシン上で直接処理されるため、送信されるデータの量が削減されます。

エッジコンピューティングが製造にどのように役立つか

製造業におけるエッジコンピューティングのユースケースは次のとおりです。

• 測定と検査
• 生産計画と管理
• プロセス制御と最適化
• 予知保全

ゲージングおよび検査アプリケーションでは、エッジコンピューティングにより、データの分析と、観察された問題への迅速な対応が可能になります。たとえば、厚さ測定システムは、ドリフトを検出し、圧延機またはコーティングプロセスで是正措置を実施する場合があります。

画像ベースの欠陥検出システムは、間違いや過度の変動性を見つけるために人工知能（AI）をますます使用しています。これには以前はサーバーのコンピューティングリソースが必要でしたが、ますます多くのエッジコンピューティングIIoTデバイスがマシンでこれを実行できます。エッジコンピューティングにより、マシンは本番データのあらゆる側面をサーバーに報告する必要がなくなります。代わりに、IIoTデバイスは、制限を超えた場合にのみトレンドを報告する場合があります。

一部の製造プロセスには多数の変数があり、製品の一貫性を維持することが困難になっています。 IIoTエッジデバイスは、粘度、流量、温度などのパラメーターを監視し、AIを使用して出力目標を追求して入力を最適化できます。

エッジコンピューティングの最大かつ最も成熟した用途は、予知保全である可能性があります。これは、製造における最大の課題の1つである、計画外のダウンタイムを排除する方法に対処します。

エッジコンピューティングと予知保全

多くのメーカーは、事後対応型と予防型のメンテナンスを組み合わせて、機器の可用性を最大化すると同時に、コストを最小化しようとしています。ダウンタイムコスト（出力の損失、品質の問題、納期の遅れ、残業）が過度でない状況では、リアクティブメンテナンス（マシンが故障するまで実行してから修理を行う）が有効な戦略です。ただし、ダウンタイムが業績に大きな影響を与える場合は、予防保守が一般的です。

予防保守とは、機械を定期的に停止し、コンポーネントを交換して、仕様の範囲内で稼働し続けるように調整することです。この戦略のリスクは、故障を防ぐために必要な以上のメンテナンスを行っているにもかかわらず、適切なメンテナンスを行っていないことです。

予知保全は代替手段を提供します。エッジコンピューティング機能を備えたIIoTセンサーを使用して、製造装置のバイタルサイン（心拍数と血圧をチェックするのと機械的に同等）を監視することで、摩耗や故障が生産に影響を与える前に検出して対応することができます。

監視できる「バイタルサイン」の例は次のとおりです。

• 温度
• 振動
• 現在の抽選
• 液体レベル
• 流量
• ノイズ
• 速度とサイクル時間

このタイプの監視は、ディスクリート部​​品とプロセス製造の両方に適用できます。旋削およびフライス盤、ロボット、統合された組立および包装ラインはすべて、混合、反応、処理、硬化、コーティングのプロセスと同様に、予知保全の有力な候補です。

予知保全が適用される場合は常に、次のようなメリットがあります。

• 機器の可用性の向上
• 計画外の故障や微小な停止に対する保護
• プロセスと製品のばらつきの低減
• 安全性の向上

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