インダストリー 4.0 がスマート・マニュファクチャリングを推進
インテリジェント・エッジから HPC 対応のモデリングおよびシミュレーションのワークロードまで、テクノロジーは製造業全体で新しいアプローチとビジネス成果の向上を推進しています。
インダストリー 4.0 とスマート・マニュファクチャリング
製造および産業のビジネス・オペレーションは、情報技術 (IT) や運用技術 (OT) システムを通じて、共有されインテリジェントで産業用に最適化されたコンピューティング・プラットフォームに統合することで変革されています。この統合により、データサイロをなくし、エッジ・コンピューティングを活用してより深い洞察へのアクセスを可能にし、より高い柔軟性と制御を実現する、応答性の高い相互接続システムが構築されます。
エッジ・コンピューティング、人工知能、ワークロードの融合によってエッジでのインテリジェンスが強化されることで、メーカーはエッジデバイスからより多くのデータを収集、処理、保存することができます。そのデータは、収集・使用される場所の近くで分析でき、メーカーはほぼリアルタイムで運用システムを調整できます。
インテリジェント・エッジ・システムは、インダストリー 4.0 とスマート・マニュファクチャリングのバックボーンです。これにより、複数のセンサー、アプリケーション、プロセスからのデータや情報を、よりソースに近い場所で分析でき、ダウンタイムの削減、オペレーションの最適化、プロセスの自動化、および新しいソリューションの提供に役立ちます。ソフトウェア・デファインド・インフラストラクチャーは、サプライチェーン全体でのほぼリアルタイムの分析を可能にし、効率性、生産性、データの可視性をさらに向上させます。
IT と OT が統合されると、メーカーは、製造業向けの HPC によってクラウドとオンプレミスの両方で分散型 HPC システムにモデリングとシミュレーションのワークロードを導入でき、製品設計の強化、生産課題の特定、およびビジネスの成果向上に役立てることができます。
同時に、これらのパラダイムシフトにより、製造業はよりスマートで安全、かつ効率的なオペレーションへと変化しています。
インテルは、インダストリー 4.0 のパートナーとして、データ主導型で相互運用可能な産業用 IoT (IIoT) ソリューションの価値実現までの時間を短縮するお手伝いをします。イノベーターのエコシステムと柔軟なソリューションのポートフォリオにより、コストを削減し、利益を増やし、競合他社に先んじることができるインテリジェントな産業用エッジおよび HPC ソリューションの開発と統合を支援します。
インテルのハードウェア・ポートフォリオは、工場が必要とする幅広いソリューションに及び、IoT のテクノロジーは、エッジ、ネットワーク、データセンター、クラウドにまたがって、俊敏でインテリジェントな IoT インフラストラクチャーを提供します。人工知能 (AI) を新たな場所にもたらすことができる低消費電力コンピューティングから、需要予測などの分析タスクが可能なエッジサーバーまで、インテルは、収益を最大化する新しい機会を創り出しながら、新しいレベルの生産性を実現できるスマート・ファクトリー・ソリューションの導入を支援します。
スマート・マニュファクチャリングの使用事例
スマート・マニュファクチャリングやデジタル・マニュファクチャリングは、自動化や分析を可能にするために、リアルタイム・データと機器間の接続性を採用しています。
産業用ワークロードの統合
多くの場合、工場全体に分散されたデバイスで実行されるさまざまな製造ワークロードを仮想化して、単一の産業用 PC (IPC) に統合できます。この統合により、データと資産管理の合理化、生産性の向上、ほぼリアルタイムの分析などの利点が得られます。
モデリング、シミュレーションおよびコンピュータ支援エンジニアリング
HPC システムを使用して、数百または数千のノードにまたがる複雑なワークロードを並行して実行することで、メーカーは、製品開発、プロセスの改良、およびエンジニアリングのブレークスルーを劇的に加速しています。HPC 向けインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー・ファミリーで実現できることをご覧ください。
マシンビジョン
資産追跡からロボット工学まで、製造向け IoT の多くは、機械がリアルタイムで情報を得て判断できるようにすることで実現します。インテルには、産業用コンピューター・ビジョンへの道を加速させることができる、すぐに稼働可能なさまざまなソリューションと開発ツールがあります。
産業用ロボット
製造業向け IoT で実現する自動化とマシンビジョンは、ディスクリート製造やプロセス製造をより効率的で適応性の高いものにします。ロボットは製品の品質を向上させるだけでなく、需要の変化に応じてその場で調整することができます。
5G と産業用 IoT の接続性
機械と企業システムの間での継続的で高速なデータ交換は、インダストリー 4.0 に不可欠なものです。一般的なスマート・ファクトリーでは、さまざまな接続ソリューションが必要となりますが、5G は接続の速度と可用性に革命をもたらしています。
インダストリー 4.0 の実現
インテリジェント・エッジ
統合されたインテリジェント・エッジへの IT / OT システムの統合により、データサイロをなくし、より深い洞察へのアクセスを可能にし、柔軟性と制御性を向上する、応答性の高い相互接続システムが構築されます。
エッジ・コンピューティング、人工知能 (AI)、そしてリアルタイム・コンピューティング、仮想化、機能安全など、その他のテクノロジーが実現するエッジでのインテリジェンスの増加により、メーカーは、エッジデバイスからより多くのデータを取得、処理、保存できます。そのデータは収集・使用される場所の近くで分析でき、ダウンタイムの削減、オペレーションの最適化、プロセスの自動化、新しいソリューションの提案など、メーカーはほぼリアルタイムで運用システムを調整することができます。ソフトウェア・デファインド製造は、サプライチェーン全体でのほぼリアルタイムの分析を可能にし、効率性、生産性、データの可視性をさらに向上させます。
製造業における AI
IoT デバイスとコネクテッド・ファクトリーは膨大な量のデータを生成します。AI とハイパフォーマンス・コンピューティング (HPC) により、すべてを迅速かつ効果的に処理および分析することが可能になり、その結果、効率と生産性が向上されます。例えば、コネクテッド・ファクトリーのデータを使用して、ほぼリアルタイムの生産に関するインサイトを得ることができ、組織の意思決定を強化することができます。構造設計および製品設計において、AI のアプローチは、エンジニアが問題を定義し、それを解決するために必要なリソースを見積もるのに役立ちます。物理ベースの AI により、エンジニアはソリューションの知識ベースからソリューション設計を計画できます。
製造市場には幅広い業務が伴うため、このセクターの AI ワークロード向けに設計されたソリューションは、パフォーマンス、パワー、サイズ、フォームファクター、コストなどのさまざまな要件に対応する必要があります。
リアルタイム・コンピューティング
産業オートメーションでは、特定のリアルタイム・タスクを厳格な締め切り内に完了し、重要なシステム障害を防止する必要があります。そのためには、システムが予測可能な特定の時間制限内でこれらのタスクを実行して、確実に運用を遂行し、イベントに迅速に対応できる必要があります。進行中の産業変革では、時間重視のアプリケーション向けにワークロードやタスクの優先順位付けを実装することで、リアルタイム・タスクを、同じシステム上のベストエフォート・ワークロードとともにサポートする必要があります。
製造環境内のネットワーク・トラフィックは、リアルタイムの運用に加えて、レイテンシー要件を満たす必要があります。IEEE 802 TSN 仕様などの業界標準のサポートを提供して、時間重視のアプリケーションをサポートすることで、信頼性が非常に高く、低レイテンシーの通信が可能になり、デバイス間の相互運用性のためにオープンなエコシステムを提供することができます。
インテル® タイム・コーディネーテッド・コンピューティング (TCC) は、プラットフォームの最適化を提供して、ベストエフォート・ワークロードとともに実行されるリアルタイムのワークロードをより適切にサポートします。インテル® TCC は、IEEE TSN のサポートを含む、シリコンとソフトウェアの最適化で構成されており、レイテンシーを削減し、クロック同期を改善してリアルタイムのワークロードをより適切にサポートします。
仮想化
仮想化テクノロジーは、ワークロード統合の重要な実現手段であり、これには、それぞれが独自のオペレーティング・システムを、単一の堅牢なプラットフォーム上に備えた、個々の分離した環境を作成する必要があります。このアプローチは、複数の専用ハードウェア・マシンを、より小型の汎用コンピューティング・プラットフォームと置き換え、全体的なハードウェア・インフラストラクチャーを削減します。組織は、既存のリソースを最大限に活用することで、運用を最適化し、コストを削減できます。製造および産業オートメーション部門では、仮想化ソリューションが、リアルタイム・ワークロードと非リアルタイム・ワークロードの両方の統合をサポートする必要があります。
機能安全
人と機械の相互作用が、製造にますます不可欠になるにつれて、機能安全の重要性も高まっています。機能安全には、ロボットなどのマシンシステムにおける誤動作を検出および軽減できる自動保護システムを実装し、人の安全を確保する必要があります。IEC 61508 (産業用アプリケーション向け) および ISO 13849 (ロボット制御機器向け) などの国際規格に準ずることで、安全を重視すべきアプリケーションの開発を迅速化できます。
インダストリー 4.0 とは何か、インテリジェント・エッジはそれをどのように推進するか?
第 4 次産業革命またはインダストリー 4.0 は、デジタルとフィジカルをデータで結び付けます。エッジでのデータ収集と分析を進め、HPC アプリケーションによって新しいレベルの分析的洞察を引き出すことで、インダストリー 4.0 は製造業に新たな進歩への道を開きます。
例えば、自律的なスマート・マニュファクチャリング機能 (ダウンタイムを削減する予測メンテナンスや、より効率的なサプライチェーンのためのスマート・アセット・トラッキングなど) と、アプリケーション (数値流体力学など) のより強力で詳細かつ正確な分析は、インダストリー 4.0 がメーカーの新しい可能性とビジネス上の優位性を引き出す原動力となることを意味します。
エッジでの計算能力が向上することで、企業は接続されていないものを接続し、主要なワークロードを集約・仮想化し、製造の使用事例に最新の IoT を統合するための基礎を築くことができます。
より多くの機械やデバイスにインテリジェンスをもたらすために、インダストリー 4.0 は、オープン・アーキテクチャー、標準ベースのソリューション、エッジ、ネットワーク、クラウド・テクノロジー、その他の進歩によって実現されています。これらのテクノロジーは、企業が IT の利点を OT にもたらすことを可能にします。
今では、ディスクリート製造やプロセス製造における機械制御を管理・最適化するための、柔軟で更新が容易なソフトウェア・デファインド・インフラストラクチャーを、これまでに以上に簡単に構築できるようになりました。5G が登場し、AI 導入への障壁が低くなったことで、あらゆる規模、あらゆるレベルのデジタル化の工場が、インダストリー 4.0 が提供するものを取り入れることができます。
スマート・マニュファチャリングの成功事例
インダストリー 4.0 は、インテルのテクノロジーで進歩しています。インテルのパートナーは、IoT、分析、モデリング技術でビジネスの成果を変革する新しい方法を模索しています。
BMW、工場への AI 導入を容易に
BMW はインテルと Robotron と提携し、工場に AI を導入する際の障壁を克服しました。BMW は、従業員がノーコード AI アプリケーションを構築できるようにすると同時に、厳しい労働要件を満たすのに役立つインテル搭載システムを導入しました。
Royal Enfield、オペレーションと製品開発を強化
インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー・ファミリーを搭載した HPC システムを使用することで、この老舗オートバイメーカーは、CAE シミュレーションのランタイムを 15 倍高速化し、より効率的な製品開発を実現しました。
インダストリー 4.0 とスマート・マニュファクチャリング・コンポーネント
インテルは、メーカーがデータ主導の手法やプロセスを採用する際に、適応し改革を進められるよう支援しています。
産業用 PC
機械制御や HMI などの産業用ワークロードを、多種多様なデバイスから、インテル® ベースの高耐久性 IPC を搭載した単一の強力なデバイスに統合します。インテルのパートナーは、最先端の産業用ワークロードをサポートし、リアルタイム機能を強化したインテル製品搭載 IPC を提供します。
インテル® ビジョン・プロダクト
インテルのビジョン製品ポートフォリオからスケーラブルなコンピューター・ビジョン・ソリューションを使用して、自動化された製品品質検査などの、最新のスマート・ファクトリーの使用事例を実現します。インテルは、マシンビジョン向けに汎用コンピューティングと専用アクセラレーターという強力な選択肢を提供します。
インテル® アクセラレーター
柔軟なパフォーマンスとワークロード固有のハードウェア・アクセラレーションを提供するインテルのアクセラレーター・ポートフォリオを使用して、産業用システムを最適化し、インダストリー 4.0 の使用事例のユニークで困難な要件を満たします。
産業用 IoT 向けインテル® プロセッサー
インテリジェンスをエッジにもたらすことで、データをより活用できるようになります。インテルは、ロボット工学、プロセスの自動化、エッジ分析などのスマート・ファクトリーおよびデジタル・マニュファクチャリング・テクノロジー向けのスケーラブルなコンピューティング・ソリューションの幅広いポートフォリオを提供しています。
製造 HPC 導入向けインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー・ファミリー
これらのコンピューティング・ソリューションが、分散型モデリング、シミュレーション、CAE ワークロードを強化する上で最適である理由をご覧ください。
製造業におけるソフトウェア・ツール
産業向けインテル® エッジ・インサイト
産業向けインテル® エッジ・インサイトは、産業用エッジにおけるマシンビジョンなどの AI ソリューションの開発と導入を促進します。このリファレンス・ソフトウェア・プラットフォームは、マシンビジョンや時系列データ取り込みのための検証済みのソフトウェア・リファレンス・デザインを提供します。
産業向けインテル® エッジ・コントロール
産業用制御システムを変革することで、スマート・ファクトリー・ソリューションを創出します。このソフトウェア・リファレンス・プラットフォームには、リアルタイム・コンピューティング、接続性、IT のような仮想化と管理を統合する、互換性のあるハードウェアが備わっています。
インテル® oneAPI HPC ツールキット
HPC アプリケーションの構築、分析、最適化、拡張を支援する無償のリソースで、開発を効率化します。このツールキットは、ベクトル化、マルチスレッド、マルチノード並列化、メモリーの最適化など最新の技術を備えており、HPC に対応した製造ソフトウェアをより簡単に構築できます。
インテル® oneAPI AI アナリティクス・ツールキット
インテル® oneAPI AI アナリティクス・ツールキットを使用して、AI および分析ソフトウェアを HPC 向けに最適化します。このリソースは、データ・サイエンティスト、AI 開発者、研究者に使い慣れた Python ツールと AI フレームワークを提供し、インテル® アーキテクチャー上でエンドツーエンドのデータサイエンスと分析パイプラインを高速化します。
インテル® oneAPI ベース・ツールキット
産業間共通の、オープンな標準ベースのプログラミングを実現します。インテル® oneAPI ベース・ツールキットは、開発者がパフォーマンスを加速し、アーキテクチャーと処理モデル全体にアプリケーションを導入するのに役立つ、インテルに最適化されたツールとライブラリーを提供します。
インテル® ディストリビューションの OpenVINO™ ツールキット
マシンビジョンなどの産業用アプリケーション向けにトレーニングされたモデルを最適化します。この包括的なツールキットにより、高性能な推論を構築、最適化、実行することができます。また、「Write once, deploy anywhere (一度書けばどこにでも展開できる)」の効率性も備えています。
産業用に構築、すぐに稼働可能
インテル® Partner Marketplace には、さまざまな製品とサービス・プロバイダーがあり、スマート・マニュファクチャリング、CAE、モデリング / シミュレーション、その他のインダストリー 4.0 アプリケーション向けのソリューションを創出しています。これらのソリューションは事前に検証されており、ほとんどの企業が採用しているインテル® アーキテクチャーと完全に相互運用可能で、最初のアイデアから長期的な価値への転換を迅速に行うことができます。
よくある質問 (FAQ)
よくある質問
インダストリー 4.0 は、デジタル技術とフィジカル技術を統合し、応答性の高い相互接続されたオペレーションを実現します。運用システムと IT システムを高度に産業用に最適化された共有コンピューティング・プラットフォームに統合することで、企業はサプライチェーン全体のデータを分析し、ほぼリアルタイムで運用システムを調整して、コストを削減し、無駄を省き、問題を予測し、製品を革新することができます。
スマート・マニュファクチャリングは、複数のアプリケーション、プロセス、製品からのデータや情報を統合し、それらを組み合わせて新しいソリューションを構築することができます。これにより、予測的で適応性のある製造およびサプライチェーンのプロセスが実現し、企業はカスタマイズされた製品の要求をより効果的に満たし、需要予測を通じて市場の変動により迅速に対応できます。
プロセス製造では、レシピやフォーミュラを用いて成分や原材料を組み合わせます。このアプローチは、食品や飲料、石油精製、医薬品、プラスチックなど、商品を大量生産する業界で頻繁に採用されています。ディスクリート製造は、自動車や電化製品などの、市場対応ユニットの最終組み立てに焦点を当てています。
予測メンテナンスなどのスマート・ファクトリー・テクノロジーを使用すると、ダウンタイムの削減と生産性の向上により、プロセス製造とディスクリート製造の両方をより効率的に行うことができます。
持続可能な製造業とは、インダストリー 4.0 やデジタル・マニュファクチャリング・テクノロジーを応用して、汚染の最小化、エネルギーや天然資源の節約、労働者の安全の保護、生産に関わるすべての人への公平な報酬などを実現する、生産に対する総合的なアプローチのことです。そのためには、エネルギーや廃棄物の管理だけでなく、サプライチェーンや製造プロセス全体のデータを収集・分析する必要があります。
インテリジェント・エッジは、産業用オペレーションのワークロード向けのインテリジェントでスケーラブルなコンピューティング・パフォーマンスと AI の融合です。これにより、工場のデジタルツインや製造実行システム (MES) などのソリューションが実現します。この融合は、ワークロードの統合とエッジ・コンピューティング・プラットフォーム向けのソフトウェア・インフラストラクチャーの最適化によって可能になります。
インテリジェント・エッジ・プラットフォームは、コスト削減、セキュリティーの強化、生産性の向上、リアルタイム・パフォーマンスの向上など、多くの利点をもたらします。インテリジェント・エッジにより、メーカーは標準的な機器で複数のワークロードを実行できるようになり、オンプレミスからクラウドに大量のデータを移動する必要がなくなります。また、ほぼリアルタイムでの製品欠陥検出、プロセスとサプライチェーンの最適化、および資産使用率の向上を通じて、包括的な品質管理を可能にします。新しいワークロードを追加するだけで、全く新しいビジネスモデルを実現することもできます。
メーカーは、分散型 HPC システムを使用して、クラッシュ・シミュレーションや流体力学モデリングなどの非常に複雑なワークロードを実行します。HPC システムは非常に強力であるため、必要な計算を迅速かつ許容可能な時間パラメーター内で実行できます。これらの種類の HPC 分析、HPC AI、および HPC シミュレーションのニーズに対してハイパフィーマンス・コンピューティング・アーキテクチャーを使用することで、メーカーは結果の最適化、設計やシステムの調整、効率の向上を実現できます。
HPC システムは、高度な CAE ワークロードやタスクに必要な計算能力を実現します。専門家やエンジニアは、HPC システムのパフォーマンスと柔軟性を活用して、取り組みの範囲と深さを拡大し、より正確な分析を行い、プロジェクトの価値実現までの時間を短縮することができます。