製造業におけるエッジコンピューティングの役割は何ですか?

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コンピュータの誕生以来、私たちはスタンドアロンコンピュータ、PC&LAN、インターネット、モバイルインターネットなど、さまざまなIT時代を経験してきました。近い将来、人類はあらゆるものがつながるモノのインターネットの時代を迎えるでしょう。

スタンドアロンコンピュータの時代では、VLSI が基本技術であり、高級言語とオペレーティングシステムが主要なアプリケーションアクセラレータでした。 PC と LAN の時代には、マイクロプロセッサが製造され、DOS と Windows が主要なアプリケーション アクセラレータとなり、コンピュータが私たち一人ひとりに近づき、人々がコンピュータのパワーを実感できるようになりました。

これからのモノのインターネットの時代では、ますます多くのスマートデバイスが登場するでしょう。では、この時代における重要なアプリケーション アクセラレータとは何でしょうか?その答えはエッジコンピューティングテクノロジーです。

前回のポピュラーサイエンスの記事では、クラウド コンピューティングがどのように適用されるかについて説明しました。クラウドコンピューティングが私たちの生活に大きな利便性をもたらしたことは間違いありません。これにより、企業は水や電気を使用するのと同じくらい簡単にコンピューティング リソースを使用できるようになります。しかし、どんな物事の発展にも二つの側面があります。すべてのデータをクラウドに保存して計算する場合、過度のデータ集中という問題が発生し、複雑なネットワーク環境によって生じる時間遅延により、重要な瞬間に IoT デバイスが正常に機能できなくなる可能性があります。クラウドコンピューティングに全面的に依存すれば、必然的に情報伝送の混雑が発生します。

そのため、従来のクラウド コンピューティングの集中型データ処理モデルでは、業界のデジタル変革のニーズを満たすことができなくなりました。このような状況において、エッジ コンピューティング テクノロジーは、クラウド コンピューティング テクノロジーの拡張および補足として人々の視野に入ってきました。

エッジ コンピューティングを使用すると、デジタル変革におけるクラウド コンピューティングの過度に集中化されたデータ処理モデルによって引き起こされるさまざまな問題が簡単に解決されます。

では、エッジコンピューティングとは何でしょうか?エッジコンピューティングは製造企業にとって何を意味するのでしょうか?

1. エッジコンピューティングの概念

現在、エッジ コンピューティングには厳密で統一された定義はなく、さまざまな学派の間で盛んに議論され、争っている状態です。

Edge Computing Industry Alliance は、エッジ コンピューティングを次のように定義しています。「エッジ コンピューティングは、オブジェクトまたはデータのソースに近いネットワークのエッジでネットワーク、コンピューティング、ストレージ、およびアプリケーションのコア機能を統合し、俊敏な接続、リアルタイム ビジネス、データ最適化、アプリケーション インテリジェンス、セキュリティとプライバシー保護など、業界の主要なデジタル ニーズを満たすために、エッジ インテリジェント サービスを近くで提供する開発プラットフォームです。」

Wikipedia に記載されているエッジ コンピューティングの概念は次のとおりです。エッジ コンピューティングは、アプリケーション、データ、およびサービスの計算をネットワークの中央ノードからネットワーク ロジックのエッジ ノードに移動して処理する分散コンピューティング アーキテクチャです。

この時点ではエッジ コンピューティングが何であるか分からないかもしれませんので、タコの例えを使って説明しましょう。

Octopus はエッジ コンピューティングを使用してこの問題を解決します。無脊椎動物であるタコには膨大な数のニューロンがありますが、その60%はタコの8本の足（触手）に分布しており、脳にあるのは40%だけです。

タコは狩りをするときに非常に機敏で素早いです。また、腕と脚の連携が非常によく、絡まったり結びついたりすることはありません。これは、分散コンピューティングのような「複数の小脳 + 1 つの脳」のおかげです。

クラウド コンピューティング テクノロジーが「全体」を把握することに重点を置いているのに対し、エッジ コンピューティングは「ローカル」に重点を置いています。私たちは、クラウド コンピューティング センターをタコの「頭脳」、エッジ コンピューティング ノードをタコの「触手」と考えています。これらの触手は脳の指示に従いながら、獲物に近づき、独立した思考や行動をとることもできます。エッジコンピューティングはデバイスやユーザーに近いため、データを収集して処理し、問題が発見されたらその場で解決することができます。

2. 製造業におけるエッジコンピューティングの応用価値

定期的なメンテナンスやビジネス上の意思決定のサポートなどの分野では、クラウド コンピューティングは非リアルタイムの長期サイクルのビッグ データの分析に重点を置くことができます。一方、ローカルビジネスの即時インテリジェント処理では、エッジ コンピューティングにより、リアルタイムの短サイクル データ処理を活用できます。

この協力関係は、人間の左腕と右腕のように、さまざまな業界のデジタル変革を共同でサポートすることで、デジタル変革の発展に強力な推進力を提供します。

クラウド コンピューティングとエッジ コンピューティングが最も明らかな影響を与えた業界は製造業です。

現在、製造業におけるエッジコンピューティングの応用には、主に予測保守、スマートファクトリーのインテリジェントな運用と保守、柔軟な生産、従来の生産モデルの転換などが含まれます。

1. 予知保全

現在、製造業におけるエッジ コンピューティングの一般的な用途は「予知保全」です。エッジ コンピューティングは、工場の IoT デバイスによって生成されたデータをリアルタイムで迅速に収集して処理できるため、異常を検出してタイムリーに警告を発し、自動化された工場での予期しないダウンタイムの可能性を減らし、時間を節約し、工場の生産効率を向上させることができます。

上海ロボット産業技術研究所が開発・提供したロボットクラウドプラットフォームの予知保全機能は、エッジコンピューティング技術の典型的な応用例です。ロボットクラウドプラットフォームは、ロボット機器の稼働情報を大量に収集し、そのデータを分析・処理することで、ロボットのオンライン障害予測を実現します。この機能はロボットメーカーやインテグレーターにとって非常に便利です。

2. スマートファクトリーのインテリジェントな運用と保守の実現

それだけでなく、エッジコンピューティングは、現在人気のスマートファクトリー、コネクテッドファクトリー、無人工場でも非常に人気があります。たとえば、AI はもはや「クラウド内の遠い場所」ではなくなります。 AI チップを搭載したエッジ ゲートウェイ デバイスは、迅速な応答を必要とする日常的なコンピューティング ニーズの一部を処理でき、より複雑な計算はクラウド内の人工知能に引き渡されて意思決定が行われます。

たとえば、工場のスマート水ポンプやスマート電気メーターなどのインフラストラクチャでは、エッジ コンピューティングを使用して基本的な計算を実行し、特定の値に達したときに機器をシャットダウンしたり、オンにしたりすることができます。

一方、クラウドは指示を出すだけでよく、機器とのリアルタイムのデータ伝送を生成する必要はありません。一方で、クラウドとの接続が突然途切れた場合でも、設定していたタスクには影響がなく、工場は長期間にわたって安定した稼働状態を維持することができます。

3. 柔軟な生産を実現し、従来の生産モデルを覆す

工場向けエッジ コンピューティングに関するもう 1 つの非常に重要な点は、従来の生産モデルを根本的に変えるアップグレードであるということです。以前の生産ラインモデルでは、柔軟性とカスタマイズ性が非常に弱かったです。消費者の個別のニーズを満たすためには、さらに複数の生産ラインを開設する必要があり、コストが大幅に増加することがよくありました。

エッジ コンピューティングにより、さまざまな生産設備が相互に連携して変化に適応できるようになり、最終的には生産プロセス全体がデジタル化され、柔軟性と俊敏性が高まり、デジタル時代の消費者の個々のニーズを満たすことができます。

エッジコンピューティングと呼ばれていますが、実際にはエッジではありません。むしろ、時代の発展の最前線に立っています。さらに、5G時代の到来により、将来的にはエッジコンピューティングが産業用インターネットの標準となり、モノとモノ、人とモノを分散型の考え方で結び付け、モノのインターネットをより身近なものにしていくことが予測されます。

現在のデジタル変革プロセスの加速に伴い、従来の製造生産のあらゆる側面に、ますます多くのインテリジェントデバイスが登場するでしょう。より多くの生産データの価値をいかに掘り起こし、活用していくかが、企業価値を高める鍵となります。特に、今日の絶えず変化するビジネス モデルでは、パーソナライズされたサービスの需要が高まっています。エッジコンピューティングに代表されるデジタル技術は、企業がアップグレードや変革を実現するための重要な推進力となるでしょう。