産業オートメーションは、これまでになく多様なエッジワークロードを生み出しています。現代の生産ラインでは、堅牢なエッジコンピュータは、PLC通信、マシンビジョン、センサーテレメトリ、HMIレンダリング、予知保全分析、ネットワークゲートウェイ機能、ローカルデータ処理などを同時にサポートすることが求められる場合があります。
これらのワークロードはすべてが同じように動作するわけではありません。計算集約型のものもあれば、バックグラウンドで連続して実行されるものもあります。レイテンシの影響を受けやすいものもあれば、周期的、軽量、あるいは通信駆動型のものもあります。
産業エッジシステムがよりワークロード密度の高いものになるにつれて、課題はもはやより多くのCPUパフォーマンスを持つことだけではなくなっています。適切なタスクに適切な処理リソースを使用することが重要になっています。
そこでIntel® ハイブリッドコア・アーキテクチャが重要になります。
産業オートメーションにおける混合ワークロードの課題
産業オートメーションソフトウェアが、クリーンで均一なバッチで実行されることはほとんどありません。ある瞬間には、エッジコンピュータがマシンビジョンパイプラインを実行し、I/Oレジスタをポーリングし、自動化ソフトウェアをサポートし、テレメトリをログに記録し、ビデオをストリーミングし、ネットワークゲートウェイ機能を維持しているかもしれません。
これらのワークロードは、計算強度、期間、応答性要件、許容レイテンシにおいて異なります。バックグラウンドのロギングプロセスとマシンビジョンワークロードは、常に同じように扱われるべきではありません。
従来の均一なCPUアーキテクチャは依然として多くのアプリケーションで効果的ですが、産業エッジワークロードが多様化するにつれて、パフォーマンス、効率、応答性を同時に最適化することが難しくなる可能性があります。
Intel® ハイブリッドコア・アーキテクチャの活用
Intel® ハイブリッドコア・アーキテクチャは、2つの異なるコアタイプを組み合わせたものです。
パフォーマンス・コア、またはP-コアは、要求の厳しい高優先度ワークロード向けに設計されています。産業オートメーションでは、これらにはマシンビジョン、AI推論、ロボット計算、データ処理、その他のレイテンシの影響を受けやすい自動化ソフトウェアが含まれる場合があります。
エフィシエント・コア、またはE-コアは、軽量、並列、またはバックグラウンドタスク向けに設計されています。これらには、テレメトリ収集、デバイス通信、ウォッチドッグ監視、ロギング、ネットワークI/O、システムサービスなどが含まれる場合があります。
目標は、単にコアを増やすことではありません。目標は、異なるワークロードを、それらに最適なコアに、より適切に適合させることです。
P-コアは重い自動化ワークロードの処理を助け、E-コアはシステムをスムーズに動作させるバックグラウンドタスクを管理します。
産業用エッジ展開では、これにより、複数のワークロードが同時に実行されている場合のマルチタスク処理の円滑化、応答性の向上、コンピューティングリソースの効率的な使用がサポートされます。
Intel® Thread Director とワークロード対応スケジューリング
互換性のあるIntel® ハイブリッドコアプロセッサでは、Intel® Thread Directorがオペレーティングシステムスケジューラにハードウェアレベルのガイダンスを提供します。これにより、OSはスレッドの動作に関するより多くの情報を得ることができ、ワークロードをより効果的に適切なコアに配置することができます。
産業オートメーションにおいてこれが重要であるのは、すべてのワークロードが同じ優先度やパフォーマンスプロファイルを持つわけではないからです。マシンビジョンタスク、HMIアプリケーション、バックグラウンドのMQTTブローカーが常に同じようにCPUリソースを競合すべきではありません。
Intel® Thread Directorは慎重に位置付ける必要があります。これはプロセッサレベルのテクノロジーであり、すべての堅牢なエッジコンピュータ構成で保証される機能ではありません。可用性は、選択されたCPU SKU、BIOSおよびプラットフォームの有効化、オペレーティングシステムのサポートによって異なります。Windows 11は、Intel® Thread Directorのメリットと一般的に関連付けられる主要な環境であり、Linuxの動作はカーネル、ディストリビューション、およびプラットフォームのサポートに依存します。
プラットフォームのスポットライト：Premio BCO-3000-RPL および BCO-6000-RPL
導入準備が整った産業用エッジプラットフォームを評価しているシステムインテグレーターやOEMにとって、Premio BCO-3000-RPLとBCO-6000-RPLは、自動化環境向けのコンパクトで堅牢なオプションを提供します。
両システムとも、第12世代/第13世代 Intel® IoTG Raptor Lake-SおよびAlder Lake-Sプロセッサをサポートしており、インテグレーターは最新のIntel®プロセッサテクノロジーを中心に柔軟に構成できます。選択された互換性のあるCPU SKUは、正確なプロセッサとオペレーティングシステムの構成に応じて、ハイブリッドコアアーキテクチャとIntel® Thread Directorのサポートを特徴とする場合があります。
BCO-3000-RPLは省スペースの自動化導入向けに設計されており、BCO-6000-RPLはGPUアクセラレーション、キャプチャカード、その他の追加のアドオンカードを必要とする高性能アプリケーション向けにPCIe拡張を追加します。
両プラットフォームは、最大64GBのDDR4メモリ、トリプル独立ディスプレイ、3x 2.5GbE LAN、COMポート、USB、絶縁デジタルI/O、M.2拡張、TPM 2.0、および9～36VDCの広範囲電源入力をサポートしています。どちらも35W CPU構成で0℃～50℃の動作温度向けに設計されています。
BCO-3000-RPLとBCO-6000-RPLは、自動化チームにスケーラブルなプラットフォームの選択肢を提供します。スペースが限られている場所でのコンパクトな展開、またはPCIeとGPUアクセラレーションが必要な場所での拡張されたパフォーマンスです。
自動化におけるエッジAIのサポート
マシンビジョンとAIは、産業自動化全体でより一般的になりつつあります。欠陥検出、オブジェクト認識、安全監視、品質検査、予知保全などのユースケースは、エッジでのローカル処理からますます恩恵を受けています。
BCO-3000-RPLとBCO-6000-RPLは、M.2拡張を介してHailo-8™ AIアクセラレーションをサポートしています。これにより、システム設計者はAI推論ワークロードをCPUからオフロードし、デバイス通信、HMI操作、データ処理、制御関連ワークロードなどの他の自動化タスクのためにCPUリソースを確保する道筋を得ることができます。
追加のアクセラレーションを必要とするアプリケーションの場合、BCO-6000-RPLは、GPUベースの処理やその他の高性能アドオンカードをサポートするためのPCIe拡張を提供します。
産業導入向けに構築
処理アーキテクチャはストーリーの一部にすぎません。産業用自動化システムは、実際の導入条件で動作できる信頼性の高いハードウェアも必要とします。
BCO-3000-RPLとBCO-6000-RPLは、堅牢な構造、広範囲のDC電源入力、TPM 2.0セキュリティ、およびCE、FCC、ULなどの産業認証を備えたコンパクトな産業環境向けに設計されています。
これらの機能は、電源入力の柔軟性、I/O、セキュリティ、およびコンプライアンスの適切な組み合わせを商用グレードのハードウェアでは提供できないキャビネット設置、機器側展開、キオスクシステム、および工場現場環境にとって重要です。
アーキテクチャの要点
産業自動化におけるハイブリッドコアアーキテクチャの根拠は、単なる生ベンチマーク性能だけではありません。ワークロードの多様性に関係しています。
最新のエッジオートメーションノードは、強度、レイテンシ感度、期間、優先順位が異なる混合ワークロードを実行しています。これらのワークロードをより適切に差別化できるプロセッサーアーキテクチャは、多くの最新の産業エッジ環境に適しています。
次世代のオートメーションプラットフォームを設計するチームにとって、インテル® ハイブリッド・コア・プロセッサーのオプション、互換性のある構成でインテル® スレッド・ディレクターを介したワークロード認識型スケジューリング、堅牢な産業用I/O、およびオプションのAIアクセラレーションの組み合わせは、よりスマートなエッジコンピューティングに向けた実用的な道筋となります。
ファクトリーエッジにおいて、よりスマートなコンピューティングとは、単に多くの作業を行うことだけではありません。それは、適切なタイミングで適切なリソースに適切な作業を割り当てることを意味します。