エッジコンピューティングを活用してスマート製造を加速させ、業界の破壊者となる

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2025年、70％。

2 つのデータセットは、将来のインテリジェント製造における新たな展開を明らかにします。

工業情報化部の「第14次スマート製造業発展5カ年計画」では、 2025年までに一定規模以上の製造業企業でデジタル化が基本的に普及し、スマート製造設備の国内満足度が70％を超えるとしている。

IDC のデータ セット: 世界の IoT 接続数は2025 年に270億に増加し、将来的にはデータとアプリケーションの70%以上がエッジで生成および処理されるようになります。

中国の製造業は、インテリジェンス化とデジタル化への変革を加速的に進めています。あらゆるものがインターネットになるこの時代において、クラウド、5G によるコネクティビティ、人工知能、インテリジェント エッジという 4 つの「超大国」が、業界全体の次の成長と進化を推進する決定的な要因となっています。

IntelとScience/AAASが共同制作した科学技術ドキュメンタリーシリーズ「モノのインターネット新時代のゲームチェンジャーへのトリビュート」の第2話「時代の流れに遅れを取らない」では、製造分野に焦点を当てています。代表的な企業の実話を通じて、伝統的な中国の製造業がどのようにテクノロジー時代の波に適応し、変革とアップグレードを遂げ、国際的なインテリジェント製造の波の中で地位を占めているかを示します。

AIとエッジインテリジェンス: インテルの視覚機能がインテリジェント溶接プロセスを推進

ディープラーニングに代表される人工知能の第3波の発展に伴い、AIベースのマシンビジョン技術は産業オートメーション生産の分野で広く使用されるようになりました。ビデオデータの容量は大きくなり、含まれる価値も高くなります。

エッジ コンピューティングにより、あらゆるデバイスが情報ストレージのキャリアになることが可能になります。従来の工業製造業の変革は、AI ビジョン テクノロジーとエッジ コンピューティングの組み合わせから切り離すことはできません。

「時代の流れに遅れずについていく」は、変革の圧力が強く、応用範囲が広い業界についての物語です。無錫新街電機は、溶接業界がインテリジェントな業界に変革するのを支援しています。

実際、溶接は製造業において欠かせない工程です。船舶や航空機の組み立てから回路基板の製造まで、溶接工程は深く関与する必要があります。

しかし、現在、関連業界では、以下の 2 つの理由により、明らかな「人手不足」が発生しています。

まず、精密溶接には非常に厳しい技術要件があります。温度、電流、距離、角度など、絶対に間違えてはいけないため、この技術を実行できる技術者が深刻に不足しています。

第二に、溶接プロセスにおけるリスクの長期的な蓄積は、作業員の健康に多大な害を及ぼし、人的不安定化につながる可能性があります。

過去、溶接業界は非常に伝統的であり、手作業に大きく依存していました。新街ビジョン部門の製品ディレクター、秦高娥氏は次のようにコメントした。「中国の伝統的な製造業全体は、実は70年代と80年代の世代が多大な努力を払った結果だとよく冗談を言います。」

Xinjie Electric は Intel と連携して、高度なマシン ビジョン テクノロジーと製品を使用して、溶接会社が主要な生産ラインに新しい 3D マシン ビジョン溶接ソリューションを構築できるよう支援します。

新しいソリューションは、ビジュアルカメラ、エッジサーバー、溶接ロボットなどのコンポーネントを統合した、Intel アーキテクチャベースの一連の製品に基づいています。溶接部品の3D認識と位置決めにより、産業グレードの溶接視覚認識とガイダンスの自動化を実現します。

産業用インテリジェントカメラと視覚処理プラットフォームの連携により、溶接システムと曲面デバイス間の 3D 空間モデルが構築され、溶接ロボットの継続的かつ安定した高速溶接機能が実現します。

ただし、3D モデルの適用には、データ量とコンピューティング要件の増加も伴うため、スマート カメラには強力なビデオ取得、I/O、および前処理機能が必要になるだけでなく、視覚処理プラットフォームに強力なソフトウェアとハ​​ードウェアのインフラストラクチャを装備する必要もあります。

視覚取得面では、3Dスキャン中に生成されたポイントクラウドデータを効率的に収集および前処理するために、Xinjie Electricのスマートカメラには、低電力、低発熱のIntel Atomプロセッサと強力な並列コンピューティング性能を備えたIntel FPGAが搭載されています。

エッジ サーバーでは、Xinjie Electric はビジュアル処理プラットフォーム向けに優れたコンピューティング パフォーマンスを備えたIntel® Core™ i5/i7 プロセッサーも選択しました。このシリーズのプロセッサは、BIOS レベルとオペレーティング システム レベルでリアルタイム コンピューティング向けに広範囲に調整できるため、自動溶接時のマシン ビジョン ガイダンスの応答速度をさらに向上できます。

同様に、ハードウェア インフラストラクチャに加えて、ソフトウェア ツール キットOpenVINO™もソリューションに導入されました。また、さまざまな Intel® アーキテクチャ ベースのハードウェア デバイスに簡単に導入できる豊富な共通 API インターフェイスも備えており、システム導入の柔軟性と拡張性を効果的に向上させます。

暗い鉱山では、マシンビジョンが労働者の安全を守る

鉱業も人々の生活に関わり、安全性が求められる伝統的な産業であるため、マシンビジョンが重要な役割を果たします。

「時代の流れに遅れずに」では、山東省の炭鉱では、地下数百メートルの坑道に降りるのが労働者の日常業務となっている。鉱山の地下の劣悪な視覚環境により、労働者の作業リスクが増大します。

測定や判断において機械が人間の目の代わりになることは可能でしょうか?

コンピュータービジョンエンジニアリングによって生み出されたマシンビジョン技術は、無錫新街の注目を集めました。 Xinjie は、産業オートメーション製品の研究開発と応用に注力しています。彼らは、地下の作業状況を監視するために鉱山採掘にマシンビジョンを導入し、鉱山労働者の安全をさらに確保できるようにしました。

例えば、地下の炭鉱では、有害ガスの横流やガスの蓄積を防ぐために、2 つのダンパーが同時に開かないようにする必要があります。以前は、ガスが基準を満たさない場合、生産が停止することが多く、生産が遅れ、手作業による介入に多くの時間が必要でした。

現在では、マシンビジョンによってダンパーを自動的に検出できます。例えば、人や車がダンパーの前に到着すると、カメラがドアの前の画像をキャプチャし、エッジコントローラを介して処理し、信号に変換して PLC に送信し、最終的にダンパースイッチの制御を実現します。

このようにして、鉱山労働者の作業リスクが大幅に軽減され、個人の安全が保護され、作業の自由度が向上します。テクノロジーは労働者に本当に利益をもたらしました。

インテルの中国における IoT 部門のシニア プリンシパル エンジニア兼最高技術責任者であるZhang Yu 博士は、技術開発の究極の目標について次のように語っています。

結局のところ、モノのインターネットは、モノのインターネットを作成するためだけに作成されたものではありません。実際、その本当の目的は私たちの生活をより良くすることです。この点においてテクノロジーはますます重要な役割を果たしており、私たちの生活の真の変化はデータの価値によってもたらされるサポートから生まれます。これは、モノのインターネットが実現する必要があるデータの収集、送信、処理と切り離せないものです。

インテル、産業製造とデジタルアップグレードの鍵となるエッジコンピューティングを発見

インテリジェント製造の発展は、ある程度、データ分析の普及を促進しています。

2020 年には、スマート ファクトリーは 1 日で1PBのデータを生成します。

産業生産環境では、エッジ コンピューティング デバイスは、データを遠く離れたデータ センターに送信することなく、データを生成および使用するセンサーやアクチュエータの近くでデータを処理および保存できます。これにより、応答時間の短縮、コストの削減、データ保護の安全性の向上などが実現できます。

インテリジェント エッジに関しては、Intel はクラウド エッジ連携ソフトウェアおよびハードウェア製品ポートフォリオの構築に取り組んでいます。ハードウェア製品には、コンピューティング用の各種 XPU、通信用のイーサネット通信やシリコンフォトニクス、ストレージ用の Optane™ テクノロジーなどが含まれます。エッジコンピューティングの動作条件を考慮すると、上記のハードウェアは、広い温度範囲、超長期のライフサイクルサポート、高い信頼性など、コンシューマーグレードの製品とは異なるパフォーマンスを備えています。クラウドエッジコラボレーションのネットワーク要件に関しては、5Gとその他のネットワークインターフェースをシームレスに統合できます。

さらに、Intel は、OpenVINO™ ツールキット、OneAPI、Edge Insights for Industry (EII)、Edge Control for Industry (ECI) などのさまざまなハードウェアと組み合わせた幅広いソフトウェアの利点も備えています。

エッジコンピューティングは、モノのインターネットの開発トレンドであるだけでなく、人工知能の応用の足がかりも提供します。 AI ビジョンの応用は、データの価値を活用する方法の 1 つであり、伝統的な産業がインテリジェント製造へと移行していることの縮図でもあります。

中国の製造業によるインテリジェント製造への道の探求の物語は、これにとどまりません。ハイアールはどのようにして主要国の重機開発を支援し、柔軟な生産ラインを革新的に開発し、世界クラスの灯台工場となるのでしょうか?スマートカー製造の新たな勢力である小鵬モーターズは、設計と製造において、カーボンニュートラルとカーボンピークというより未来志向の目標をどのように達成するのでしょうか。

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