エッジにおけるデジタルツイン
産業オペレーションのコネクティビティとデータ駆動型化が進む中、組織は物理資産全体で何が起きているかをリアルタイムで把握するためのより優れた手段を必要としています。デジタルツインは、現実世界の状況を反映した仮想モデルを作成することで、このギャップを埋める役割を果たします。設計やシミュレーションのために開発されるデジタルツインもありますが、オペレーショナル・デジタルツインは、リアルタイムデータを通じて、導入された資産とアクティブな接続を維持します。これにより、組織は資産のパフォーマンスとシステムの状態をより可視化できるようになります。
オペレーショナル・デジタルツインでは、産業機器やセンサーからデータを、それを活用できるシステムへと迅速に移動させる必要があります。エッジコンピューティングは、このデータ処理を物理資産の近くへともたらします。これにより、クラウドへの依存を減らしながら、データをローカルで収集および処理することが可能になります。これは、低遅延とタイムリーな応答が極めて重要な産業用アプリケーションにおいて、特に重要です。
処理されたデータがデジタルツインに到達すると、そのデータが物理システムの最新のビューを提供し、意思決定や行動の根拠となる洞察を裏付けます。状況が変化するにつれて新しいオペレーショナルデータが利用可能になり、デジタルツインは更新され続けます。この物理世界とデジタル世界の継続的なやり取りが、デジタルツインのフィードバックループを形成します。
デジタルツインのフィードバックループはどのように機能するのか？
デジタルツインのフィードバックループを分解するために、データが物理世界とデジタル世界の間を行き来する際、各段階がどのような役割を果たすのかを見ていきましょう。
物理資産 → センサー＆データ → エッジコンピューティング → デジタルツイン → 洞察＆意思決定 → アクション → 物理資産
- 物理資産とセンサー: センサーや接続デバイスが、温度、振動、圧力、速度、エネルギー消費量といった動作データを取得します。カメラを使用してマシンビジョンアプリケーション用の視覚データを取得することも可能です。
- エッジコンピューティング: 関連する情報がデジタルツインに送信される前に、マシンの近くでデータが収集および処理されます。
- デジタルツイン: 現実世界の稼働データに基づいて仮想表現が更新され、物理資産の現在の状態とパフォーマンスを可視化します。
- 洞察と意思決定: 稼働データにより、異常振動、温度上昇、あるいはマシンパラメーター調整の必要性など、注意を要する変化を明らかにできます。
- アクション: 決定された結果が物理環境に適用されます。センサーが新しい状態を捉え、プロセスが再び始まります。
これによりフィードバックループが閉じ、デジタルツインは物理世界の変化と絶えず接続された状態を保ちます。
デジタルツインにおいてエッジコンピューティングはどのような役割を果たすのか？
エッジコンピューティングは、デジタルツインの処理を物理世界へと近づけるものです。 リモートのクラウドインフラストラクチャに完全に依存する代わりに、エッジコンピューターはデータを生成するマシンや機器の近くでオペレーショナルデータを処理します。しかし、エッジでの運用 には、従来のPCでは設計上対処できないハードウェア要件が求められます。
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要件 |
産業用エッジコンピューター |
従来のPC |
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リアルタイムエッジ処理 |
マシンやセンサーに近い場所で稼働データを処理 |
一般的に汎用コンピューティング用に設計 |
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産業用コネクティビティ |
COM、LAN、USB、CANなどの産業用I/Oやアプリケーション固有のインターフェースをサポート |
主に標準的な消費者/商用インターフェースをサポート |
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拡張性とAIアクセラレーション |
アプリケーション固有のワークロード用にPCIe、M.2、GPU、AIアクセラレーターをサポート |
拡張性はPCのフォームファクタとプラットフォームに依存 |
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堅牢な運用 |
温度変化、衝撃、振動、過酷な産業環境向けに設計 |
主に制御された屋内環境向けに設計 |
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電源入力 |
広範囲なDC電源および産業用電力要件をサポート可能 |
通常、標準的なAC電源に基づいて設計 |
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継続的なデプロイ |
物理資産の近くで長期稼働するように設計されています |
主にオフィスや一般的なコンピューティング環境向けに設計されています |
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リモート管理 |
リモート監視およびリカバリのためのインバンドおよびアウトオブバンド管理に対応可能 |
リモート管理機能はプラットフォームによって異なります |
これらの要件は、エッジコンピューティングがデジタルツインアーキテクチャの重要な要素である理由を示しています。完全なフィードバックループをサポートするには、ハードウェアがエッジで「接続、処理、加速、運用」できる必要があります。
Premioがエッジでデジタルツインを強化する方法
Premioは、堅牢なエッジコンピューティングにおける35年以上の経験を活かし、現実世界のデジタルツイン導入におけるパフォーマンスと信頼性の要求を満たすように設計されたソリューションを開発しています。これらのソリューションは、デジタルツインのフィードバックループ全体を通じて「接続、処理、加速、運用」するために不可欠な機能を統合しています。
接続：物理資産とデータソースの接続
包括的なI/O
Premioの産業用エッジコンピューターおよびLLMエッジAIサーバーは、物理機器をデジタルツイン環境に接続するための包括的なオンボードI/Oを提供します。COM、CAN、USB、LAN、デジタルI/Oをサポートしており、幅広いセンサーや産業用デバイスに接続できると同時に、運用データの継続的な流れを維持します。
特定の設置要件がある導入環境向けに、PremioはVCOおよびKCOシリーズなどのワンサイドI/Oエッジコンピューターも提供しています。主要な接続部を片側に配置することで、スペースが限られた産業環境でもケーブル配線とシステム統合が簡素化されます。
モジュール式EDGEBoost I/O
オンボードI/O以上の追加接続が必要な場合、PremioのEDGEBoost I/O (EBIO)は産業用コンピューターを拡張するモジュール方式を提供します。ユーザーは、特定の導入要件を満たすために、固定のオンボードI/Oと組み合わせてEDGEBoost I/Oモジュールを自由に選択できます。利用可能なオプションは以下の通りです：
- LAN & PoE：カメラ、センサー、その他のネットワーク接続機器用にRJ45またはM12 LAN/PoEポートを追加できます。より高帯域幅のアプリケーション向けに10GbEオプションも利用可能です。
- USB & Serial：追加の産業用デバイスや周辺機器用にUSBまたはCOMポートを追加できます。
- M.2 Expansion：アプリケーションの要件に応じて、5G接続、NVMeストレージ、またはAIアクセラレーションを追加できます。
EDGEBoost I/Oは、サポートされているPremio産業用コンピューターにアウトオブバンド（OOB）管理機能を追加し、リモート監視とリカバリのための専用インターフェイスを提供することも可能です。
デジタルツインのワークロードは、処理要件が大幅に異なる場合があります。Premioは、Intel、AMD、NVIDIA Jetsonプロセッサを搭載したコンピューティングソリューションを提供し、さまざまなレベルのパフォーマンスと消費電力に対応するオプションを取り揃えています。
- Intel：電力効率に優れたIntel Atomプロセッサから、より負荷の高いエッジワークロード向けのIntel Core、Core Ultra、Xeonプロセッサまで対応。
- AMD：高性能マルチコアコンピューティングのためにAMD Ryzenプロセッサをサポートするソリューションを選択可能。
- NVIDIA Jetson：エッジAI推論、コンピュータービジョン、およびその他のアクセラレーションが必要なワークロード向けのCPUおよびGPU統合コンピューティング。
Premioは、Intel Prestige Partner、NVIDIA Elite Partner、AMD Embedded Partnerとして、主要なプロセッサテクノロジープロバイダーと緊密に連携しています。これらのパートナーシップにより、Premioの産業用エッジコンピューティングポートフォリオ全体に最新のコンピューティングテクノロジーを統合することが可能になっています。
加速：エッジでのGPUアクセラレーションコンピューティング
デジタルツインのワークロードが高度化するにつれ、CPU処理のみでは不十分で、さらなる計算能力を必要とするアプリケーションが増えています。ディスクリートGPUは、3D視覚化、シミュレーション、AI推論、コンピュータービジョンなどのワークロードに必要な並列処理を提供し、高性能なアクセラレーションをエッジで直接実現します。
ディスクリートGPUアクセラレーション
Premioは、デジタルツインの要求の厳しいワークロードに対して、NVIDIAプロフェッショナルGPUをサポートするように設計された産業用GPUコンピューターおよび堅牢なエッジAIワークステーションを提供しています。主な機能は以下の通りです：
- 最新のNVIDIA GPUアーキテクチャ: 最新のRTX PRO Blackwellアーキテクチャを含む、NVIDIAプロフェッショナルGPUをサポート。
- 柔軟なGPU構成: ロープロファイルGPUから、多様なパフォーマンス要件に対応するフルハイト・フルレングス（FHFL）デュアルスロットGPUまで、幅広い選択肢を提供。
- デュアルGPUサポート: 一部のPremioコンピューターでは、計算負荷の高いワークロード向けに最大2基のFHFLデュアルスロットGPUをサポート。
- 高GPUパワーバジェット: VCO-6000およびKCO-6000シリーズを含む一部のPremio GPUコンピューターは、高性能GPU構成に対応するため、最大600WのGPUパワーバジェットをサポート。
これらのGPUオプションは、計算負荷の高いデジタルツインアプリケーションに必要なアクセラレーションを提供し、運用データが生成される場所の近くでの処理を可能にします。
OPERATE：信頼性の高いエッジ運用の維持
堅牢な設計
デジタルツインを稼働させ続けるためには、設置先の物理環境においてエッジコンピューターが信頼性を維持する必要があります。Premio産業用コンピューターは、過酷なエッジ環境向けに構築されており、温度変化、電力変動、衝撃、振動に対応できる堅牢な機能を備えています。
- 幅広い動作温度: 極端な温度条件にさらされる設置環境に対応するため、-20°C〜70°Cの動作温度範囲を実現。
- 幅広い電源入力: 多様な産業用電源要件に対応する9〜48VDCの広範囲電源入力。
- 衝撃・振動耐性: 過酷な産業環境下での衝撃および振動に対する耐性について、MIL-STD-810H規格に基づいて設計およびテストを実施。
- 産業用認証: 産業用導入における安全性とコンプライアンス要件をサポートするUL、CE、およびFCC認証を取得。
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リモート管理
分散した場所やアクセスが困難な場所でのデジタルツイン導入において、リモート管理はエッジコンピューターの接続性、監視、および復旧を維持し、オンサイトでの保守作業の必要性を低減します。Premioでは、運用ニーズに応じて2つのリモート管理ソリューションを提供しています。
- Premio EDGEBoost OOB: オペレーティングシステムから独立して動作するハードウェアレベルのアウトオブバンド（OOB）管理を提供します。WebベースのGUIを通じて、リモート電源制御、電源ON/OFFのスケジュール設定、デバイスの常時オン、電源ステータス検出、シリアルコンソールアクセスなどの機能にアクセスできます。OSが応答しなくなった場合でも、重要な復旧機能を利用可能です。
- Allxon リモート管理: 分散エッジ環境向けに、インバンド監視とアウトオブバンド復旧を統合。デバイスアラート、ログ収集、OTAアップデート、GPU監視、リモートコマンド、スクリーンショット、フリートプロビジョニングなどの機能に加え、ハードウェアレベルの復旧が可能なOOBアクセスを利用できます。
これらのソリューションを組み合わせることで、ハードウェアレベルの復旧と包括的なリモートデバイス管理の両方をサポートし、デジタルツインの稼働時間維持に貢献します。
Premioでデジタルツインを強化
デジタルツインのコンセプトを実際の導入へと移行するには、適切なコンピューティングハードウェアが必要です。Premioは、35年以上にわたる産業用コンピューティングの経験を活かし、お客様が開発から過酷なエッジ環境への展開までを成功させる支援を行います。カリフォルニア州ロサンゼルスの本社から、グローバルな製造能力を背景に、開発および導入プロセス全体をサポートします。
PremioのISO認定施設 は一貫した製造品質を維持し、特定の調達要件を持つプロジェクトにはNDAA/TAA準拠のオプション もご用意しています。新規デジタルツイン構築から既存環境の拡張まで、Premioはそれを支える信頼性の高いエッジコンピューティング基盤を提供します。デジタルツイン導入の準備はよろしいですか？ Premioの専門家にご相談ください。