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63年前のノルウェー船、Raspberry Pi 5とCompute Module 5で統合管理システムを刷新

Sfera LabsのUlderico Arcidiaco氏は、1962年建造のノルウェータグボート「The Baltic」の制御システムをRaspberry Pi 5とCompute Module 5にアップグレードした。2021年にRaspberry PiベースのIPMS(統合プラットフォーム管理システム)を導入した同船は、今回のアップグレードで元の構成から約15倍のパフォーマンス向上を実現している。詳細はRaspberry Pi Official Magazine 159号に掲載されている。

The Balticは全長26メートルのノルウェータグボートで、1962年に就航した。1960年代の船舶は大部分が手動制御だった。当時最も広く使われていたコンピューターはIBM 1401で、16000文字のコアメモリを持ち、重量は数百kg、起動に17秒を要した。船舶の制御に使える状況ではなかった。

1980年代初頭にThe Balticが廃船になった頃には、コンピューター技術は大きく進歩し、コンピューター制御の船舶が登場していた。The Balticはイギリス南岸を経て地中海に渡り、やがて新オーナーがヨットへの完全改修を決定した。元のデザインと船舶としての価値を保ちながら、近代化と完全自動化を目指すプロジェクトが始まった。

軍艦レベルの統合管理システムを実現

通常の船舶では、標準的なPLC(プログラマブルロジックコントローラー、産業用コンピューターと呼ばれる)が電力管理と一部の自動化に使用され、他の機能は個別に制御される。Arcidiaco氏は自動化の依頼を受け、大胆な計画を立てた。軍艦や大型商船にのみ搭載されるIPMS(統合プラットフォーム管理システム)の導入だ。

IPMSは船舶のすべてのサブシステムを統合的に制御する。従来の方法で実装すれば莫大なコストがかかるが、SferaのRaspberry PiベースのPLCと独自の監視ソフトウェアを使用すれば実現可能だった。Arcidiaco氏はStrato Piユニットを設置し、電力配分、タンクとポンプの制御、ナビゲーション、アラーム、防火、照明、スタビライザー、充電器、インバーター、バッテリーバンク、ビデオフィードなど、The Balticの中核機能と補助機能を完全統合制御した。

段階的なアップグレードで15倍の性能向上

改修の第1段階では、Strato Pi Compute Module DuoとRaspberry Pi Compute Module 3+をThe Balticに搭載した。これらは2022年に、4GB Raspberry Pi 4Bを搭載した2基のStrato Pi UPS(無停電電源装置)モジュールに交換された。Arcidiaco氏は「プラグアンドプレイの交換だった」と述べている。より強力なCPUと多くのメモリにより、パフォーマンスが2~4倍向上し、新しいニーズに対応する十分な余裕が生まれた。

しかし今年、Arcidiaco氏はさらなるアップグレードの必要性を認識した。「航行時に処理して保存しなければならないデータ量は膨大だ」と彼は述べる。新しい船上システムとサービスをサポートするため、今後も性能更新が必要になることを当初から認識していた。2基の完全冗長化されたStrato Pi Max XLユニット(Compute Module 5、8GB RAM、480GB SSD)が、現在はコアIPMSプロセッサーとして機能している。パフォーマンスの観点では、The Balticのアップグレードされたセットアップは、Arcidiaco氏が最初に設置した元のCM Duoセットアップから約15倍強力になった。


Pi Max XLユニットにアップグレードしたことで、その効率性とフェイルオーバーサポートが大幅に改善された 画像出典元:Raspberry Pi財団Webサイト

Raspberry Piが可能にした新しい機会

The Balticが初めて航海した数年後に生まれたArcidiaco氏は、10代の頃からエレクトロニクスとコンピューターの愛好家で、「コンピューター進化の意味のある大部分を見てきた」と述べている。産業用コンピューター専門企業Sfera Labsの創業者兼共同CEOである同氏は、Raspberry Piがこの過程で最も重要な開発の一つだと語る。「Raspberry Piは、ソフトウェア側でLinuxが行ったのと同様に、まったく新しい機会の範囲を開いた」

「1962年にヨットにコンピューターを設置することが考えられなかったように、数年前までSfera Labsのような比較的小規模な企業が、複雑な船舶に完全なIPMSを実装できる製品とソフトウェアを作成することは考えられなかった」とArcidiaco氏は述べている。

詳細な記事はRaspberry Pi Official Magazine 159号に掲載されており、AndroidやiOSアプリでデジタル版も入手可能だ。

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FabScene編集部

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