SECO SMARCモジュールとClea OSが産業オートメーションチームの組み込みエッジコンピューティングの拡張、開発の簡素化、ライフサイクル管理の延長にどのように役立つかを発見してください。
自動化された産業機械とカスタム産業制御システムは、製造、物流、エネルギーなどの高度に機械化されたセクターの企業にとって長期的な投資です。同時に、OEMがより高度なHMI、ローカル処理、機能安全機能、リモート接続を追加するにつれて、コンピューティング要件は進化し続けています。主な課題は、検証済みの機械アーキテクチャをできるだけ多く保持しながら、これらの機能を時間とともに拡張することです。
これらの要求を満たすために、新しい産業システムの開発者は、コンピューティングハードウェアの統合に対する簡素化されたアプローチと、製品世代を超えた一貫したソフトウェアフレームワークの両方から利益を得ます。これにより、長期間の製品ライフサイクルにわたる設計のアップグレードが容易になるだけでなく、産業用組み込みエッジコンピューティングへのアプローチを標準化することで、スケーラビリティ、ライフサイクル管理、運用の継続性が劇的に向上します。
産業用途において継続的な再設計がスケーラブルでない理由
従来、産業システムはプロセッサをハードウェアとソフトウェアコンポーネントが密接に結合されたモノリシックな設計に配置します。このアプローチには、トレーサビリティの向上やカスタマイズの容易さなどの利点がありますが、再設計には広範な再テストと検証が必要になることがよくあります。デバイスの性能を向上させたり、サプライチェーンの問題を解決するためにメインプロセッサを変更すると、市場準備までの長い遅延が発生し、競争相手に先んじるためのスケーラビリティの問題が生じる可能性があります。
それでも、機械固有の要素、例えば機械構造、ロボットアームの組み立て、検証済みのI/Oスキーム、アプリケーション固有のインターフェースなどは、コンピューティング要件が進化する中でも比較的安定しているかもしれません。したがって、エンジニアリングのオーバーヘッドは、コンピューティングリソースをシステムのアプリケーション固有の部分から分離し、市場やビジネス条件が進化するにつれて、より少ない混乱で簡単に交換できるモジュラー設計アーキテクチャに移行することで削減できます。
モジュラー設計への実証済みのアプローチは、システムオンモジュール（SOM）の使用です。これは、処理、メモリ、およびその他の重要なコンピューティングリソースを自己完結型で通常はコンパクトなボードに収めた組み込みコンピューティングプラットフォームです。SOMは、産業機械と制御システムが構築されるハードウェアの基盤を提供するカスタムキャリアに取り付けられます。複数の機械世代や類似の製品ファミリーにわたってキャリアボードを再利用することで、エンジニアは検証済みのアーキテクチャへの混乱を最小限に抑えながら再開発を大幅に簡素化できます。
SOMベースの設計は、商用オフザシェルフ（COTS）のコンピュータオンモジュール（COM）とソフトウェアフレームワークを活用して開発を標準化し、スケールアップすることもできます。さらに、オープンCOM標準は同じタイプのソリューション間の相互運用性を提供し、ベンダーロックインを軽減し、信頼性のある長期的な調達、ライフサイクル管理の容易さ、およびモノリシックな再設計と比較してシステムの保守性を向上させます。
進化する期待に対する長期的な解決策としてのSMARC
産業用オートメーションシステムとコントローラーは、モーターやアクチュエータアレイからカメラ、マイク、ディスプレイ、他の機械への接続までをサポートするために、幅広いI/Oを備えた堅牢なコンピューティングプラットフォームを必要とします。スマートモビリティアーキテクチャ（SMARC）は、これらの要件をサポートするのに適したオープンCOM標準であり、長寿命の産業設計に追加の利点を提供します：
- 堅牢なMXM3 COM-to-carrierエッジ接続により、振動の多い環境でも信頼性の高い動作を実現し、垂直方向のスペースを節約しながらCOMの交換を容易にします。
- 標準化された狭い電力エンベロープと、一般的に低いthermal design power（TDP）により、既存システムを異なるSMARC COM向けに再設計する際、大規模な電源または熱設計の変更が必要になる可能性を低減します。
- 50 x 82 mmのコンパクトなフットプリントオプションにより、all-in-one human-machine interfaces（HMI）やprogrammable logic controllers（PLC）のようなスペース制約のあるシステムへの設置やレトロフィットが容易になります。
SMARC標準を監督する組織であるSGET（Standardization Group for Embedded Technologies）の創設メンバーの一社として、SECOは、エンジニアがSMARCを使い始めるための信頼できる選択肢を提供しています。SECOの製品には、Intel Atom® x7000REプロセッサ（コードネーム：Amston Lake）をベースにしたSOM-SMARC-ASLと、Core™ i3およびIntel® N Seriesプロセッサ（コードネーム：Twin Lake）をベースにしたSOM-SMARC-TWLが含まれます。
産業システム設計者にとって、プロセッサプラットフォームの選択は、対象となるワークロードと動作条件に合わせて行うべきです。SOM-SMARC-ASLはIntel Time Coordinated Computing（TCC）をサポートしており、製造ラインや包装ラインに典型的な時間的制約の厳しいワークロードにおいて、レイテンシの低減と決定論的な動作の改善に貢献します。一方、SOM-SMARC-TWLは、例えばマシンビジョン検査のような、より複雑なメディア処理ワークロードに対して、より高いバースト性能を提供します。両モジュールは、はんだ付けされたRAMにより信頼性の高い長期運用をサポートするよう設計されており、IBECCサポートは、利用可能な場合にデータ整合性とメモリ信頼性の向上に貢献します。より厳しい動作条件向けには、SOM-SMARC-ASLが-40°Cから+85°Cまでの産業温度範囲をサポートし、SOM-SMARC-TWLは0°Cから+60°Cまでの商用温度範囲のデプロイメント向けに位置づけられています。
SECOのSMARCモジュール間でプロセッサプラットフォームは異なりますが、利用可能なインターフェースを定義するのは標準そのものです。選択されたモジュール構成とキャリア設計に応じて、USB、シリアル、オーディオ、カメラ、ディスプレイ接続などが含まれ、自動検査や高度なコントローラHMIといったユースケースをサポートできます。
SECOのSMARCプラットフォームにおけるEthernet接続は、選択されたモジュール構成とキャリア実装に依存し、産業システムおよびエッジネットワーク化されたシステムへの統合をサポートします。決定論的かつ低レイテンシの通信を必要とするアプリケーション向けには、SOM-SMARC-ASLがTime Sensitive Networking（TSN）をサポートし、コントローラ、センサ、接続されたエッジデバイス間の信頼性の高い協調を可能にすることに貢献します。
プロトタイピングからデプロイメントへ開発を拡張する際、SECOのDEV-KIT-SMARCは、物理的なシリアルおよびUSB接続を通じて、SMARCモジュールとレガシーおよび最新の産業I/Oとの迅速なインターフェースを可能にするCOTSキャリアボードを提供します。例えば、検証済みの制御インターフェースやカメラシステムでのテストを効率化するだけでなく、このキャリアは、再設計なしで異なるSMARCモジュールと再利用することもできます。これによりDEV-KIT-SMARCは、長い製品ライフサイクルにおけるSOMベース設計の利点を実証する実践的な例となります。
産業デプロイメントエコシステムを完成させる
ハードウェア製品に加えて、SECOは包括的なソフトウェアエコシステムを提供しています。産業向け組込みデバイスのために特別に設計されたClea OSは、安全でproduction-readyなオペレーティングシステムであり、Yoctoベースのアーキテクチャにより、カスタムかつモジュラーなLinuxイメージを実現します。Clea OSはさらに、データオーケストレーションとフリート管理をそれぞれ担うClea AstarteおよびClea Edgehogモジュールによってサポートされています。
SECOは、エッジからクラウドまでの統合に向けた完全なフレームワークを提供することで、産業OEMのフリート保守を簡素化します。例えば、テレメトリデータの取得は、大規模な予知保全を支援し、計画外の機械停止を防ぐことに貢献します。同様に、一元化されたover-the-air（OTA）アップデートシステムは、多数のデバイスにわたる性能改善とセキュリティパッチ適用を加速し、長期にわたるデプロイメントライフサイクル全体で運用継続性とコンプライアンスを維持します。
SECOのCleaソフトウェアフレームワークは、SMARCに限らず多くの組込みコンピューティングプラットフォームでサポートされているため、開発者は異なる製品ファミリー向けにコードを再利用できます。製造業者にとって、ハードウェアとソフトウェアを横断した標準化は、次世代の産業オートメーションおよび制御機器に向けたエッジコンピューティング統合の取り組みを簡素化します。SECOを長期的なテクノロジーパートナーとして選択することで、産業設計チームは、長期的なデプロイメントの成功を支える、より迅速でスケーラブルな開発へ移行できます。
SECO SMARCモジュールの全ラインアップについては、seco.comをご覧いただき、このオープンCOM標準が産業設計にどのようなメリットをもたらすかをご確認ください。