かさばるオールインワン マシンから柔軟なマイクロサービスまで: 機械プロジェクトを静かにアップグレードする方法

前回のサーボモータープロジェクトを覚えていますか?デバッグ中はシステム全体を停止する必要があり、小さな変更を加えるとプログラム全体を再デプロイする必要があるため、人々はパニックに陥ります。リビングルームの照明を交換したいのに、家全体の回路をオフにしなければならないような感じです。

多くの人は依然として従来のモノリシック アーキテクチャを使用してマシン制御プロジェクトを処理しています。まったく機能しないというわけではなく、時代が変わっただけです。個別に制御する必要がある数十のサーボ モーターに直面する場合があり、サーボ アクション シーケンスをいつでも調整する必要があり、ロボット アームの特定のジョイントを個別にアップグレードする必要があります。このとき、巨大な「全体」が負担になっている。

マイクロサービスとは何ですか?比喩で理解できる

これまでの管理方法では、すべての工具を大きな工具箱にロックし、レンチを使用するたびに箱全体を引きずり出さなければならなかったと想像してください。そして今は？各ツールには、簡単にアクセスできるように独自の小さな吊り下げボードが付いています。マイクロサービスにはほぼこのロジックがあります。大規模なシステムを多数の独立した小さな機能モジュールに分割し、各モジュールが位置フィードバックの処理、モーション カーブの管理、プロトコルの通信などの 1 つのことを担当します。

こうすることで、1 つのモジュールを更新または修正する必要がある場合でも、他の部分は通常どおり機能し続けます。生産ライン全体を停止することなく、ロボットの動作中にロボットのグリップ力を個別に調整できるのと同じです。

これが機械プロジェクトに特に適しているのはなぜですか?

まず、アップグレードについて心配する必要がなくなりました。以前は、サーボの制御ロジックを変更するには、通信モジュールや UI インターフェイスが必要になることがありました。これで、「小さなユニット」の 1 つを移動するだけで済み、テスト範囲が小さくなり、リスクが低くなります。特定のサーボモーターの駆動方法には反復が必要ですか?そのサービスを更新するだけで、残りは無視されます。

第二に、障害は「キュービクル」内に隔離されます。従来のアーキテクチャでは、サブルーチン内のエラーが雪崩を引き起こすことがよくあります。マイクロサービス アーキテクチャでは、温度監視モジュールが一時的に異常であっても、モーション コントロール モジュールはスケジュールされたタスクの実行を続行できます。システムは完全に麻痺することはなく、トラブルシューティングの時間が残ります。

第三に、チームワークが自然になります。異なるグループがそれぞれ軌道計画サービス、ステータス監視サービス、アラーム処理サービスを担当することができ、お互いを頻繁に待つことなく並行して開発できます。複雑な工作機械を設計するのと同じように、機械グループ、電気グループ、ソフトウェア グループはそれぞれ独自の「マイクロ モジュール」を開発し、ビルディング ブロックのように組み合わせることができます。

ただ、あまりにもバラバラだと管理が難しくなるのでしょうか？

良い質問ですね。それは、大規模なワークショップの管理から、複数の専門的なワークショップの調整に移行するようなものです。新しいアイデアが本当に必要です。

• 各サービスは「自律的」でなければなりません: 独立したマイクロ工作機械と同様に、完全な入力、処理、出力機能を備えており、他のサービスに依存することなくコア機能を完了できます。
• コミュニケーションは軽量かつ効率的でなければなりません: サービスは簡潔な API を介して相互に通信し、標準化されたドキュメントを使用してワークショップ間で半完成品を転送するのと同じように、インターフェイス形式に同意します。
• モニタリングにはグローバルな視覚化が必要: ログの海から針を探すのではなく、すべてのサービスの健全性状態 (どのサービスが実行中か、どのサービスに高負荷がかかっているか、どのサービスにアラームがあるか) を一目で確認できるダッシュボードが必要です。

現実のシナリオでどのように使用するのでしょうか?

多軸の同期高精度プラットフォームを構築しているとします。従来のアプローチは、すべての軸を制御する 1 つの巨大な中央プログラムを持つことです。マイクロサービス アプローチを使用すると、次のことが可能になります。

• 各軸に独立した「モーション コントロール サービス」をセットアップし、自身の軸の位置、速度、トルクのみを考慮します。
• 別の「同期調整サービス」がセットアップされ、各軸間の位相関係を計算し、各軸に同期指示を送信します。
• 各軸の状態をリアルタイムに確認し、許容値を超えた場合には即座に保護動作を行う「安全監視サービス」もあります。

特定の軸を別の種類のモーターに交換する必要がありますか?必要なのは、軸に対応する制御サービス パラメータを調整するか、サービス バージョンを置き換えるだけです。他の部分を変更する必要はほとんどありません。この種の柔軟性により、頻繁な反復や高度なカスタマイズ要件があるプロジェクトで時間と労力を大幅に節約できます。

とても美しいと思いますが、切り替えるのは苦痛ですか？

構造調整には投資が必要ですが、徐々に行うことができます。システム全体を一度に書き直す必要はありません。一般的なパスは次のとおりです。

1. 現在のシステムから比較的独立した機能モジュール (アラーム処理モジュールやデータ ロギング モジュールなど) を特定し、最初にそれを独立したサービスに分離します。
2. サービス間の通信メカニズムと監視ツールを確立します。
3. メリットを味わった後は、他のモジュールを 1 つずつ徐々に「マイクロサービス化」していきます。

これは従来の工場を変革するようなものです。最初に独立した品質検査工場を設立し、順調に稼働した後、スプレー、組み立て、その他のリンクを徐々に分離します。このプロセス中、元のシステムのほとんどの機能は依然として利用可能であり、移行はスムーズです。

ツールとサポートはどこから来ますか?

サーボモーター、ステアリングギア、機械制御の分野に深く携わるキロパワーは、すでにマイクロサービス アーキテクチャの考え方を設計に統合しています。これらが提供するものは、部品やコンポーネントだけでなく、複雑な制御プロジェクトを軽量かつ反復可能にする一連のメソッド サポートでもあります。このアーキテクチャ上の利点は、プロジェクトが頻繁に調整される場合、高可用性が必要な場合、またはチームが並行して開発する必要がある場合に現れます。

次回プロジェクトを開始するときは、次のことを自問するとよいでしょう。この機能は将来的に独立して変更されるのでしょうか?障害のこの部分は分離されると予想されますか?答えが「可能性がある」または「期待できる」のであれば、マイクロサービスの考え方が、プロジェクトをさらに安定的に進めるための隠れた道となるかもしれません。

結局のところ、技術アーキテクチャの選択は、トレンドを追うことではなく、マシンをより従順にし、エンジニアの心配を軽減し、革新的なアイデアをより迅速かつ着実に現実に実装することです。それぞれの部分が独立して呼吸し、共に成長できれば、システム全体の活力もおのずと異なってきます。

2005年に設立され、キロパワーは、中国広東省東莞に本社を置く、コンパクトモーションユニットの専門メーカーです。モジュラードライブテクノロジーのイノベーションを活用し、キロパワー高性能モーター、高精度減速機、マルチプロトコル制御システムを統合し、効率的でカスタマイズされたスマート ドライブ システム ソリューションを提供します。 Kpower は、スマート ホーム システム、自動エレクトロニクス、ロボティクス、精密農業、ドローン、産業オートメーションなどのさまざまな分野をカバーする製品で、世界中の 500 を超える企業クライアントにプロフェッショナルなドライブ システム ソリューションを提供してきました。