産業用コンピューターと商用コンピューターは、産業用コンピューティング・アプリケーションにおいて、しばしば比較対象となります。これは、ストレージ、処理、通信において、同等のコンピューティング能力を持つためです。しかし、産業用コンピューターは、より高い信頼性、長寿命、柔軟性を持つように設計されています。このブログでは、産業用コンピューターと商用コンピューターの違いを解明し、産業用コンピューターがエンタープライズレベルのコンピューティング導入における重要なソリューションである理由を解説します。
商用コンピューターとは？
商用コンピューターとは、通常の消費者向け製品よりも高い能力と信頼性を要求される、より集中的なコンピューティング・アプリケーションを表す用語です。C巨大なサイズと高い電力要件のため、通常、管理された屋内環境に設置されます。例えば、ワークステーション・コンピューターは、パーソナル・コンピューターよりも高いコンピューティング性能を持つ商用コンピューターですが、産業用コンピューターよりも高度ではありません。産業用コンピューターとワークステーション・コンピューターは、どちらもGPUインターフェースと高性能の容量が高いですが、堅牢性の点で異なります。商用コンピューターが使用される一般的なタスクは次のとおりです。
- インターネットへのアクセス
- ワープロソフト
- 高精細ビデオ、音楽、ゲームのレンダリング
- データ分析
産業用コンピューターとは？
産業用コンピューターは、効率的で信頼性の高い性能を要求される、過酷な環境下の遠隔産業運用で動作するように特別に設計されています。他のコンピューターと産業用コンピューターを特別なものにしているのは、高性能を維持しながら堅牢な設計であることです。産業用コンピューターは、次のようなより複雑なタスクを実行します。
- 強力な自動化ソフトウェアの処理（ロボット自動化）
- データ収集（予知保全）
- 高精度マシンビジョン
- マシン間（M2M）通信
- AGV（自動搬送車）システム
産業用コンピューターと商用コンピューター
産業用コンピューターと商用コンピューターには、大きな違いがあります。その違いの多くは、壊滅的な故障を引き起こす可能性のある過酷な環境での連続動作能力に関連しています。例えば、産業用コンピューターは、機械構造設計が堅牢で、ファンレス、ケーブルレス設計を採用しています。これらの主要な設計機能は、水、ほこり、極端な温度、衝撃、振動にさらされる最も過酷な環境下で、耐久性、信頼性、長寿命を確保するために、産業用コンピューターに特別に設計されています。。
デザインとコンポーネント
1. ファンレス vs ファン冷却
産業用コンピューターは、そのユニークなファンレス設計で知られています。ファンによるアクティブな冷却の代わりに、産業用コンピューターはヒートシンクとヒートパイプを利用して、コンピューターの最も熱い部分（CPU）からコンピューターの外側に熱を放散します。これは、コンピューターが継続して動作するために、重要なコンポーネントから熱を除去する非常にシンプルでありながら効果的な方法です。対照的に、多くの商用コンピューターは、熱を放散するためにアクティブな冷却方法であるファン冷却トランスを使用しており、これは産業用アプリケーションには適していません。
ファンレスコンピューターの設計とその仕組み – Premio Inc
2. ケーブルレス vs ケーブル接続
産業用コンピューターは、ケーブルの使用を排除することで、ケーブルが接続部から緩む可能性を減らし、外部からの妨害に耐え、ケーブルの焼け付きを防ぎます。代わりに、ホットスワップ可能な拡張カードを最大限に活用して、各コンポーネントを接続します。一方、商用コンピューターが制御された環境に留まる傾向があるのは、ケーブル接続されたコンピューターコンポーネントのためでもあります。
3. 産業用グレード vs 商用グレードのコンポーネント
産業用コンピューターは、過酷な環境での使用時に耐久性と信頼性を確保するために試験された産業用グレードの素材で作られています。過酷な環境に耐えるように設計されていない商用コンピューターとは異なり、産業用コンピューターは幅広い動作温度に耐えるように試験された高品質のコンポーネントを使用しています。例えば、産業用グレードのコンピューターシャーシは、衝撃や振動などの過酷な産業上の課題に耐えるように、押し出し成形された頑丈な金属で作られています。対照的に、商用コンピューターのシャーシは、コストを抑えるために薄いアルミニウムとアクリルプラスチックで作られていることがよくあります。
堅牢性と信頼性
1. 衝撃と振動
ロボットによる自動化や採掘プロセスのような産業用アプリケーションでは、高レベルの衝撃や振動に遭遇することがよくあります。そのため、産業用コンピューターは、衝撃や振動によって発生する可能性のある故障を抑制するように設計されています。これらの条件下での信頼性を確保するために、最高の産業用コンピューターは、ファンレス設計と一体型シャーシを採用することで、故障箇所を排除しています。外装シェルは、追加の接合部やネジを避けるために、一体型設計で特別に構築されています。これらの産業用グレードの設計技術は、MIL-STD-810Gの衝撃と振動の認定さえも満たすことができる堅牢な構造を提供し、特定の軍事用途で使用できるコンピューターの能力を示しています。
一方、商用コンピューターは、ケーブル、ファン、ハードディスクなど、多くの可動部品で構成されています。外装シャーシは、高レベルの衝撃や振動に耐えるように設計されていないアルミニウム金属とアクリルプラスチックでできています。実際、商用コンピューターの多くの側面は、一般的な故障箇所があるため、衝撃や振動に適していません。
2. IP (Ingress Protection) 定格
堅牢で信頼性の高い産業用コンピューターにとって重要なのは、特に粉塵や水からの複数の故障を排除することです。多くの産業用アプリケーションでは、コンピューターが非常に汚れた水没環境で機能する必要があります。例えば、食品加工の自動化装置では、強力なジェットと特殊な化学薬品による毎日の衛生的な洗浄が必要です。したがって、産業用コンピューターには、外部設計（一体型シャーシ）、ファンレス冷却、さらには特殊なコネクター（M12）による粉塵や水の侵入を防ぐためのIP保護レベルが備わっています。M12コネクターは、防塵・防水コネクターであり、ケーブルをコンピューターに固定するためのロックが内蔵されています。同時に、ファンレス設計は、アクティブなファン冷却に必要な換気穴がなくなるため、粉塵や異物がコンピューターのコンポーネントに流入するのを防ぎます。
商用コンピューターとその使用例は、IP定格を必要としないことがよくあります。しかし、ほとんどの商用コンピューターは屋内の乾燥したオフィススペースで使用されるため、IP保護の必要はありません。
IP67組み込みシステム | 密閉型防水防塵産業用 – Premio Inc
3. 極端な温度
前述の通り、産業用PCは、ファンを使用する代わりにヒートシンクとヒートパイプを利用して効果的に熱を放散します。また、-40℃から85℃までの高温に対応できる非常に耐久性の高い産業用グレードの部品で構成されており、極寒および高温環境での動作を可能にします。
アクティブ冷却ファンを搭載した商用コンピューターは、0～35℃の温度範囲にしか耐えられません。熱は、適切に冷却されないとCPU、メモリ、ストレージなどのミッションクリティカルなコンポーネントに損傷を与える可能性があるため、コンピューター電子機器にとって有害な要素です。そのため、アクティブファンは、システム自体から熱を除去するための商用コンピューターで人気のある冷却ソリューションです。
4. 電磁干渉（EMI）
電磁干渉とは、同じ高周波（RF）範囲内の電磁界が互いに干渉する現象です。EMIは回路の劣化を引き起こし、機能停止に至る可能性もあります。産業用コンピューターの設計は、コンピューターを通過する放射線を完全に隔離し、防止することを保証します。FCCやECなどの準拠規格は、EMIの安全性と互換性を確保するための一般的な慣行です。産業用コンピューターと商用コンピューターの両方は、さまざまなアプリケーションで使用するためにEMI準拠と安全規制を満たす必要があります。
5. 広範囲の電源
産業用コンピューターの電源ユニット（PSU）の設計は、完全にファンレス、ケーブルレス、そして広い電圧保護を備えています。広い電源範囲は、9Vから48Vまでの入力を可能にし、55V以上の入力を防ぐための過電圧保護（OVP）と、突入電流がシステムに損傷を与えるのを防ぐための過電流保護（OCP）を備えています。しかし、商用コンピューターのPSUはアクティブ冷却ファンとケーブルを使用しており、塵や汚れがシステムに詰まる原因となります。劣悪なPSUは、過熱による火災や電圧変動を引き起こし、コンピューターのコンポーネントに永久的な損傷を与える可能性があります。
6. 拡張機能、豊富なI/Oポート vs 制限されたI/Oポート
産業用コンピューターは、リアルタイムの意思決定のためにデータを送信する様々なデータ入力を管理することができます。さらに、産業用コンピューターは、産業ワークロードを遂行するための拡張性と能力を可能にする、幅広い入出力ポートを提供します。例えば、シリアルポート、USB、PoE LAN、ビデオポート、DIO/GPIO、M12ポートなどがあります。I/Oの柔軟性は、アナログとデジタルの両方の接続に依存する多くの産業用コンピューティング展開にとって重要な要件です。対照的に、商用コンピューターはI/Oが限られていますが、多くの場合、最高のパフォーマンスのために最新のI/Oポートを提供しています。
産業用コンピューティングと工場自動化で最も人気のあるI/Oポート – Premio Inc
信頼性が重要な場合は、産業用コンピューターを選択してください
産業用コンピュータは、組み込み型アプリケーションをサポートしており、設計上の長寿命性から5年から7年間使用することができます。全体として、産業用コンピュータは、中断することなく最高の信頼性と長期使用のために特別に作られています。市販のコンピュータは、性能を仕様の要件とする現在のトレンドに基づいて設計されています。そのため、ほとんどの市販のコンピュータは、比較的迅速に最新技術にアップグレードすることができます。
商用と産業用のアプリケーション:
商用コンピュータ
商用コンピュータと産業用コンピュータは、異なる環境で効率的に機能する同じ機能を備えています。ただし、商用コンピュータはアクティブ冷却ファンとケーブル設計を特徴としており、粉塵や異物がコンピュータのパフォーマンスに干渉する可能性の低い管理された部屋で動作する必要があります。例として：
- オフィス環境
- 学校環境
- 日常使いのコンピュータ
産業用コンピュータ
1. 製造業と産業オートメーション
産業用コンピュータは、製造生産性向上のために、製品検査、データロギング、データ分析のためのモーション制御システムを管理します。たとえば、産業用コンピュータは、コンピュータ産業の運用精度と効率を向上させ、通常、マザーボードPCB製造に関わる様々なプロセスを自動化するために使用されます。
2. インタラクティブキオスク
キオスク端末はいたるところにあります。小型の産業用ファンレスPCは、コンパクトで様々なキオスクアプリケーションを実行するのに十分な強力さを持つため、すべてのセルフサービスキオスクを動かしています。ミニ産業用PCは、シームレスな体験を提供することで、私たちの生活の様々な側面を改善します。例えば、空港のセルフサービスキオスクに小型の産業用PCを組み込むことで、乗客は空港チェックイン時の長い待ち時間をなくすことができます。さらに、産業用コンピュータは、USB 2.0や3.0などの高速ポートを装備しており、キオスク端末に統合された多くのIoTセンサーに大きな柔軟性と電力を供給し、セルフサービスオートメーションを実現します。
3. 自動検査・試験装置
品質管理アプリケーションでは、情報を高速かつ正確に処理するために、マシンビジョンまたはデジタル測定器の組み合わせが必要です。GPU (Graphics Processing Units) を搭載した産業用コンピュータは、システムがクラウドに依存することなく、エッジでマシン推論を実行することを可能にします。GPUを搭載した産業用コンピュータは、機械がインテリジェントなマシンビジョンを実行できるようにし、すべての測定が正確であり、コンポーネントが事前に決定された仕様に従って製造されていることを保証します。さらに、産業用PCは、自動化ソフトウェアを実行して柔軟性を高めることで、製造プロセスの高速化、高精度化、高知能化にも貢献します。
4. セキュリティと監視
セキュリティおよび監視ソリューションは、公共交通機関システムや屋外セキュリティシステムなど、過酷な環境に設置されることがよくあります。産業用PCは、厳しい環境での導入に耐えることができます。さらに、一部の産業用コンピュータは、複数のPoEポートを備えており、IPカメラとの安定した接続を提供します。さらに、PoEにより、産業用コンピュータは、1本のケーブルで電源供給とビデオ映像データの送信を行うことができます。これにより、セキュリティシステムの配線数を減らしながら、乗客の安全性を向上させることができます。
5. 地下採掘
地下採掘では、コンピュータが粉塵、広範な温度範囲、衝撃、振動といった過酷な条件に耐える必要があります。産業用コンピュータは、この作業に最適です。その堅牢な構造、極めて重要な性能、建設現場や掘削現場での貴重なテレメトリーデータの正確な取得で知られる産業用コンピュータは、遠隔の地下現場に迅速に配備され、処理とデータテレメトリーを行うことができます。
6. 軍事および海事
産業用コンピュータは、地上管制業務や海事産業の船舶上での過酷な動作条件に耐えることができます。低メンテナンスで長寿命が求められ、衝撃と振動のMIL-STD-810G認定を満たしています。最も重要なことは、産業用コンピュータは、様々な軍事用途で動作するために、完全に防塵・防水になるように設計されていることです。
最高の産業用PCを構成する要素とは？
産業用PCは、実績のある信頼性で産業用途に適合するように設計・組み立てられています。一体型シャーシ設計とファンレス冷却により、外部のゴミの侵入や広い温度環境からコンピュータを保護します。さらに、産業用PCは、水の侵入や粉塵に対する耐性を確保するためにIP定格を提供することもできます。最後に、産業用PCは、拡張機能のために幅広い入出力ポートを提供し、コンピュータの部品のアップグレードと交換を容易にします。
産業用コンピュータのテストと検証プロセス
産業用コンピュータメーカーは、信頼性を確保するために、包括的な設計検証プロセスを実施しています。徹底した設計認定プロセスの目的は、製品の設計における耐久性、信頼性、長寿命を確保することです。温度・湿度チャンバー、1500KGF振動試験機、熱衝撃ランプチャンバー、IR熱センサー、信号完全性試験機、電気試験機などの特殊な設備を備えた信頼できる試験施設で、専用の試験と仕様測定が行われます。これらの試験には以下が含まれます。
- 適合性試験：ECおよびFCC認証のための電磁両立性（EMC）試験。
- 信号測定：最適な設計属性を確保するための高速周辺機器の信号完全性
- ストレステスト：通常の標準を超えるか、最大仕様を満たして動作した場合の結果を観察
- 機能テスト：基本的なI/O機能テスト、起動テスト、OS、電源保護、消費電力、性能テスト、フルローディングテスト
- BIOSセットアップテスト：システムがすべての機能とデバイスを適切に検出、設定、初期化するかどうかを確認する。
- 互換性テスト：CPU、DIMM、ディスプレイカード、その他の周辺機器がシステムと互換性があることを確認する
- 環境試験：四隅を含む熱試験、動作時および非動作時、起動試験、衝撃・振動試験、IP定格のシーリング、熱衝撃試験
なぜプレミオなのか？
Premioは30年以上にわたり、高品質な産業用PCの設計・製造を行っており、高品質なコンポーネントで製造された多種多様な産業用PCを提供しています。Premioは、産業用アプリケーションにおける最大の課題を解決する、最先端のコンピューティング設計を専門とする総合的なテクノロジー企業へと発展を遂げました。最高の産業用PCをお探しでしたら、お気軽にお問い合わせください。当社の産業用コンピューティング専門家が、お客様のニーズに合ったコンピューティングソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
