サーボモーターがマイクロサービスに接続されるとき: 現実のシーンでの柔軟な変換

「他の部分に影響を与えることなく、各モジュールを独立して調整できれば素晴らしいと思います。」彼はつぶやいた。

これはおそらく、多くの人が機械やオートメーションのプロジェクトで遭遇する最も一般的な問題点です。このシステムは「総合的」すぎます。一つの場所が変わると、他の場所も影響を受けます。後でマイクロサービスについて話しました。この概念はソフトウェア分野で人気があり、驚くほどハードウェアと電気機械の統合プロジェクトに適しています。

実際の M&E プロジェクトにおけるマイクロサービスの利点は何でしょうか?

簡単に言うと、生産ラインが 1 つの巨大なユニットではなく、多数の独立した小さなユニットで構成されていると想像してください。各ユニットは独自のタスクを管理します。たとえば、サーボ モーターは軸の動きを制御し、ビジョン モジュールは品質検査を担当し、ロジック モジュールはプロセス シーケンスを指示します。彼らは独立して働き、軽量な方法でコミュニケーションとコラボレーションを行います。

メリット 1: 変化によって筋肉が痛むことがなくなりました。以前は、モーターのパラメーターや動作曲線を調整するには、ライン全体を停止したり、制御プログラム全体を再コンパイルする必要があった場合もありました。今は何ですか？そのモータードライブモジュールに対応するサービスを調整するだけです。他の部分は通常どおり実行され、テストは個別に実行できます。それはバンドの新しいミュージシャンのようなもので、他のミュージシャンは一緒に演奏するときに練習を続け、協力し続けます。

メリット 2: アップグレードが容易になります。新しいテクノロジーが登場すると、特定の DC サーボをより応答性の高いモデルに置き換えたくなることがあります。マイクロサービス アーキテクチャでは、サーボを駆動するサービス モジュールのみを交換する必要があり、インターフェイスは同じままで、他の部分はほとんど見えません。システムは部分的なアップグレードのため、完全な再認証を必要としません。

利点 3: 耐障害性の向上。通信の一時的な中断など、特定のモジュールの問題によってシステム全体が崩壊することはありません。他の独立したサービスは動作を継続することも、安全な状態に移行することもできます。問題のあるモジュールを再起動または修復して、再びシステムに「参加」させることができます。システム全体の復元力が向上します。

「これは理想的に聞こえますが、実際にはどうすれば実現できるのでしょうか?」と尋ねる人もいるかもしれません。

実際、従来のモノリシック アーキテクチャからマイクロサービスに移行するには、設計思考にいくつかの変更が必要です。しかし、それは想像されているほど複雑ではありません。システムを物理的にも機能的にもモジュール化します。どの部分が独立して動作できますか?どのような制御ロジックを独立したサービスにカプセル化できますか?

たとえば、単純な 3 軸ロボット アーム プロジェクトです。各軸のサーボ モーター制御を 3 つの独立したサービスに分割できます。ビジュアル ポジショニングが 1 つのサービスであり、モーション パス プランニングが別のサービスです。これらは、明示的なインターフェイス プロトコル (ネットワーク ベースの通信など) を通じて相互に通信します。各サービスは個別に開発、テスト、展開できます。

ハードウェアリソースはどうなるのでしょうか？現在の多くのコントローラーや産業用コンピューターは、複数の軽量サービスを同時に実行できるほど強力です。重要なのは、サービス間の過剰な結合を避けるために通信とデータ フローを計画することです。

ラオ・チャンの話に戻りましょう。

その後、彼らはマイクロサービスのアイデアを使用して小規模な組立ラインを再構築しようとしました。供給、位置決め、締め付け、検査などのさまざまな機能は、独立したモジュールに分割されています。一度、お客様から一時的に締め付けトルクや締め付け順序の変更をご要望いただきました。以前は、プログラムを書き直すために少なくとも半日のダウンタイムが必要でした。今回、エンジニアは「締め付けサービス」のロジックを変更するだけで、30分以内にオンラインで更新しました。他のワークステーションにはまったく影響がありませんでした。

ラオ・ジャンさんは「機械に『レゴ』の力を与えたような気分だ。変更する必要がある場合は、城全体を再建するのではなく、そのレンガを交換するだけで済む」と笑顔で語った。

この種の柔軟性は、多品種少量生産の傾向の下では特に価値があります。特定の製品の特別な要件を満たすために生産ライン全体を再設計する必要はありません。対応するサービス モジュールを組み合わせるか、適応させるだけです。

マイクロサービス アーキテクチャをサポートするコンポーネントを選択する際の考慮事項は何ですか?

もちろん、すべてのハードウェアとソフトウェアがこのモデルに自然に適しているわけではありません。サーボ モーター、ドライブ、コントローラーなどのコア コンポーネントを選択するときは、それらが柔軟なインターフェイスやプロトコルをサポートしているかどうか、また、独立して制御および統合するのが簡単かどうかを考慮する必要があります。

コミュニケーションの標準化は重要です。一般的な産業用通信プロトコル (EtherCAT、Modbus TCP、OPC UA など) をサポートするコンポーネントを選択すると、サービス間のデータ交換がよりスムーズになります。たとえば、全員が同じ言語を話せれば、コラボレーションに障壁はなくなります。

モジュールの自律性。優れたサーボ ドライブは、位置、速度、トルクの閉ループ制御をローカルで完了できる必要があります。すべての操作を完了するために中央コントローラーに依存するのではなく、上位レベルの命令を受信するだけで済みます。これは、マイクロサービスにおける「独立したデプロイと独立した運用」の概念と一致しています。

構成および管理ツール。システムには、これらの分散サービスを管理するための便利なツールが提供されていますか?各サービスのステータスを監視し、構成を個別に更新できますか?これは日々のメンテナンスの利便性に関係します。

存在するキロパワーただし、ハードウェアとこのアーキテクチャ上の考え方をどのように組み合わせるかを検討することがよくあります。電気機械システムには、強力で信頼性があるだけでなく、この「機敏性」も備わるようにしてください。

いくつかのランダムな考え

技術的なコンセプトは冷たく聞こえることもありますが、ワークショップに戻ると実際の問題を解決します。マイクロサービスは特効薬ではなく、早期の設計と思考が必要です。しかし、システムが柔軟になり、変化に対して脆弱でなくなっているのを見ると、その感覚は非常に現実的です。

これは、複雑なマシンに「活力」を注入するようなものです。各部分は独立していると同時に協調しており、問題を切り分けて、アップグレードをローカルで実行できます。機械システムに生物と同様の靭性を与えます。

おそらく、次回新しいプロジェクトを設計したり、古いシステムを改良したりするときに、もう 1 つ質問することができます。「これを独立したサービスに分割できますか?」変更を簡単にします。

結局のところ、要件がより速く、よりパーソナライズされているこの時代において、おそらく、機械が変化に容易に追従できるようにするのは、この種の知恵なのかもしれません。これらすべては、最終的には創作や作業をよりスムーズに、よりリラックスできるようにするためのものです。

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。