産業用サーバによるロボットアームのAI処理強化でスマート倉庫の効率向上

場所：アメリカ合衆国

背景

スマート製造は、自動化された生産と商品の配送に大きな変革をもたらし、多くのユースケースで人工知能（AI）の革新を引き起こしています。スマート製造におけるAIの適用が進む中で、推論やトレーニングのワークロードを処理するGPU搭載のAI対応産業用サーバの需要も急増しています。

スマート製造におけるAIの新たな利用例として、ロボットアームの活用があります。これにより、生産が自動化され、生産量が増加しますが、製造規模が拡大するとロボットアームのプログラミングや最適化が課題となります。

AI技術の進展は、ロボットアームの大規模導入に欠かせない要素です。そのためには通常のサーバとは異なる、AI対応の産業用サーバが必要です。

システム導入

AIとロボットアームの統合は、プログラミング、オペレータ、メンテナンスの3つのフェーズで成功の鍵となります。複数のロボットアームが1台の産業用サーバと連携し、AI処理を追加することで各フェーズに大きな影響を与えることができます。

AIの活用により、ロボットアームのプログラミングが飛躍的に進化しています。例えば、出荷用の梱包ラインでは、ロボットアームが様々なサイズの段ボールを扱う際に、従来のようなプログラム変更を必要とせずスムーズに作業を行うことが可能です。さらに、AIは「示教型学習（Learning-by-Demonstration：LbD）」も実現します。この新しい機能により、作業者がロボットアームを実際に動かしながら動作パターンを教え込むことができるようになり、複雑なプログラミングの手間を削減します。

運用効率を測る重要な指標のひとつが動作効率です。一度プログラミングされたロボットアームは、AIによってその動きを最適化され、動作時間をミリ秒単位で短縮できます。このわずかな短縮時間も、複数の作業ステーションで長期間運用されると、結果的に大きなコスト削減につながります。

自動化システムにおいて、稼働時間（アップタイム）は極めて重要な指標です。ロボットアームに搭載されたセンサは、運転状況に関する膨大なデータを提供します。動作が正常範囲内であっても、部品の摩耗が進むにつれて精度が徐々に低下する可能性があります。このような状況に対応するため、予知分析がセンサデータを処理し、微細な劣化の兆候を検知します。これにより、保守が必要になるタイミングを事前に予測でき、部品交換やスケジュール調整を効率よく行うことが可能になります。

ロボットアームはマイクロコントローラと組み合わせることで、高度な知能を発揮します。工場でロボットアームを導入する際には、その動作を支えるために必要な処理能力や処理方法を考慮する必要があります。多くのAI開発者は、NVIDIA® GPUを選択しています。NVIDIA® GPUは、強力な処理能力とプログラミングのしやすさを兼ね備え、リアルタイムでのAI推論結果をマイクロ秒単位で提供するために複数枚のGPUカードを協調させることも可能です。一方で、高性能なGPUカード1枚が消費する電力は最大300Wにも及びます。さらに、AIのトレーニング機能は十分なGPU処理能力を備えた産業用サーバに搭載されることが一般的です。

ローカルに配置された産業用サーバは、安全性が求められるシステムやサイバーセキュリティ対策において大きな利点を提供します。このサーバは、開発、認証、保守を一元化できる統合プラットフォームとして機能します。さらに、産業用通信プロトコルへの対応拡張を可能にする柔軟性も備えています。このようなサーバを活用することで、運用技術（OT）ネットワークをIPベースの情報技術（IT）ネットワークにゲートウェイとして接続することができます。

産業用サーバの選定基準には、性能、品質、信頼性、そしてリビジョン管理を含む長期的な運用を見据えた基準が重要です。特に産業用途では、製品ライフサイクルが7年以上に及ぶことが一般的であり、この長期運用に対応できるサーバが求められます。パイロット段階で使用されるサーバーと、本番環境で数年後に導入されるサーバーの構成が一致していることが不可欠です。リビジョンが管理されていない場合、仕様の変更や互換性の問題により、ライフサイクル全体のコストが大幅に増加するリスクがあります。

産業用サーバでは、メモリやストレージコンポーネントにも厳しい要件が求められます。その代表例がECCメモリ（エラー訂正機能付きメモリ）の提供です。ECCは単一ビットのエラーを即座に修正することで、稼働時間の向上とデータの整合性を確保します。また、RDIMMは、メモリチャネルやランクを通じて並列アクセスを可能にし、帯域幅を増加させることで、高速な処理を実現します。一方、フラッシュベースのSSDは、高速アクセスと低レイテンシを備えた信頼性の高いストレージソリューションを提供します。ただし、産業用途に使用されるECC RDIMMやSSDは、一般的な商用製品と比べて長寿命であることが必要不可欠です。

システム要件

SKY-6400サーバは、産業用途に求められる性能、品質、信頼性、長寿命を徹底的に考慮して設計されています。そのすべての構成要素が、厳しい環境での長期運用を支えるために厳選されています。例えば、このサーバには、Intel®のXeon Scalableプロセッサが採用されています。これらのプロセッサは、Intelのエンベデッドロードマップに基づき、少なくとも7年間の供給保証が提供されています。

この理念に基づき、アドバンテックはMicron Technology社と提携し、産業指数（IQ）パートナーとしての協力を強化しています。Micron IQは、長寿命市場向けに選定されたECC RDIMMおよびSSDを認定しています。IQの目標は、信頼性重視の設計、徹底的な品質管理テスト、長寿命の確保、アプリケーション特化型の最適化、そして堅牢性の向上です。「Micron IQは、AI対応性能を持つ産業用サーバーの総所有コスト（TCO）を削減するのに役立ちます」と、Micronのシニア・インダストリアル・セグメント・マーケティングマネージャーであるTaufique Ahmed氏は述べています。

SKY-6400は、Intel Xeon Scalableプロセッサと64GBのMicron DDR4 ECC RDIMM（2666 MHz）を組み合わせ、強力なパフォーマンスを実現しています。ストレージには、Micron 1300シリーズのSATA SSD（2.5インチまたはM.2フォームファクタ）を提供しており、これらのSSDは、96層TLC NAND技術を採用し、530MB/sの読み取り性能を実現しています。さらに、低消費電力で効率的にデータ処理を行い、長期間にわたる安定した運用を支援します。Micron IQの利点により、AIのトレーニングと推論の速度が加速し、すべての処理が1台のAI対応産業用サーバ上で完結します。

スマート製造におけるAIの未来

AI技術は、IT領域から分散型エッジコンピューティング環境へと進化しています。AI対応の産業用サーバは、先進的なロボティクスやIoTセンサーと連携し、スマート製造施設における多くのアプリケーションで活用されています。エッジでのリアルタイム意思決定により、ネットワーク、ストレージ、解析の負荷を削減し、効率的なデータ処理が実現します。ダッシュボードはエッジ処理を監視し、注意を要する例外を強調表示します。AIの導入が進むことで、新たな革新が次々と生まれ、AI対応サーバの需要はさらに拡大します。スマート製造におけるAIの強化には、挑戦に対応できる機器の選定が必要です。アドバンテックとMicronのパートナーシップにより、産業用クラスのサーバ、DDR4 ECC RDIMM、そしてSSDが提供され、パフォーマンス、品質、信頼性、長寿命を兼ね備えたAI対応エッジコンピューティングを実現します。

産業指数（IQ）パートナー：Micron Technology