Implementierung von NVIDIA Jetson für KI-gestützte Automatisierung

NVIDIA® Jetson™ hat sich schon früh als Vorreiter im Wettlauf um die Überlegenheit der Hardware-Plattform für das enorme Wachstum der künstlichen Intelligenz (KI) erwiesen. NVIDIA ist bereits ein bekannter Name in der Welt der fortschrittlichen GPU-Technologie. Die Jetson-eingebetteten SOMs (System On Module) kombinieren ARM-CPUs mit spezialisierten GPUs, die speziell für die Matrixmultiplikation optimiert sind, eine Kernkomponente der meisten KI-Workloads.

In diesem Blog werfen wir einen genaueren Blick auf den Wert, den NVIDIA Jetson für die Implementierung von KI-Lösungen bietet. Wir sprechen über die wichtigsten Unterschiede zwischen den Jetson-Versionen und erläutern, wann und wo Jetson am besten für industrielle Automatisierungsanwendungen eingesetzt werden kann.

Jetson im Vergleich zu diskreter GPU und CPU

Einer der Hauptvorteile von NVIDIA Jetson ist die Reduzierung der Hardwareanforderungen für die Implementierung von KI am Rande vereinfacht. Diskrete GPUs und zusätzliche Beschleuniger werden weiterhin eine Rolle bei KI-Implementierungen spielen, aber Jetson bietet eine Reihe von Vorteilen für KI am Rande.

Speziell für KI im Grenzbereich entwickelt

Diskrete Grafikprozessoren (GPUs) wurden ursprünglich für die Darstellung komplexer Grafiken für fesselnde Videospiele entwickelt. Seitdem haben sie ein neues Leben als Antrieb für eine Reihe von Anwendungen gefunden, die parallele Verarbeitung erfordern. NVIDIA Jetson-Geräte wurden speziell für KI-Edge-Computing entwickelt und optimiert. Sie nutzen sowohl CUDA- als auch Tensor-Kerne (je nach Modell), um unglaubliche analytische Fähigkeiten in ein kompaktes Gerät zu integrieren.

Energie-Effizienz

Die NVIDIA Jetson-Module sind auf Energieeffizienz ausgelegt. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in Umgebungen mit eingeschränktem Stromverbrauch. Etwas, das am Netzwerkrand üblich ist.

Herkömmliche GPU- und CPU-Kombinationen haben möglicherweise nicht den gleichen Stellenwert in Bezug auf die Energieeffizienz, da sie häufig in Rechenzentren mit größeren Energieressourcen eingesetzt werden.

Kompakte Größe

Jetson-Module sind kompakt und für den Einsatz in kleinen Geräten wie Robotern, Drohnen und IoT-Geräten vorgesehen. Dadurch eignen sie sich sehr gut für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.

Gewöhnliche GPU-CPU-Kombinationen sind nicht immer so kompakt und werden oft für größere Systeme wie Desktop-Computer entwickelt.

Software-Ökosystem

Jetson-Geräte werden von NVIDIAs Software-Ökosystem unterstützt, einschließlich Bibliotheken und Frameworks, die für KI-Workloads optimiert sind. Während normale GPU- und CPU-Kombinationen auch KI-Arbeitslasten ausführen können, kann sich das Software-Ökosystem unterscheiden und die Optimierung für KI am Rande ist möglicherweise nicht so ausgeprägt.

Vorteile von NVIDIA Jetson

Eines der attraktivsten Elemente der Jetson-Plattform ist, dass sie es den Nutzern ermöglicht, KI-Modelle in großem Maßstab direkt auf Randgeräte implementieren. Diese leistungsstarke Kombination aus KI-Rechenleistung und Datenerfassung und -analyse vor Ort ermöglicht Einblicke in Echtzeit, ohne dass eine ständige Verbindung zur Cloud erforderlich ist. Weitere Vorteile sind:

• Geringe Latenzzeit: Da Jetson-betriebene Edge-Geräte Daten vor Ort verarbeiten, können sie dazu beitragen, die Latenzzeit zu minimieren, die mit dem Senden von Daten an zentralisierte oder cloudbasierte Server verbunden ist. Zu den Anwendungen, die von niedrigeren Latenzzeiten profitieren können, gehören Cobotics in der Fertigung, autonome Lagereinrichtungen und Qualitätsprüfungen. Überall dort, wo Entscheidungen getroffen werden müssen, um den Durchsatz zu optimieren und/oder Verletzungen zu vermeiden.
• Energie-EffizienzEine Handvoll stromhungriger KI-Geräte ist eine Sache, aber wenn der Hardware-Einsatz auf Hunderte oder gar Tausende von Systemen skaliert wird, summieren sich die Energiekosten schnell. Die Jetson-Plattform ist so konzipiert, dass sie hochleistungsfähige Rechenfunktionen bietet und gleichzeitig den Energieverbrauch minimiert. Auch mobile Anwendungen, die mit Batterien oder Solarenergie betrieben werden können, oder Anwendungen, die nur begrenzt Zugang zu Strom haben, können von der Effizienz des Jetson profitieren.
• Vielseitigkeit: Wenn es um die Erstellung von Lösungen geht, unterstützt Jetson eine Reihe von KI-Frameworks. Außerdem bietet es eine robuste Entwicklerbibliothek für Benutzer in Bereichen, die von einfacher Bilderkennung bis zu fortgeschrittener natürlicher Sprachverarbeitung reichen. Jetson ist außerdem beeindruckend klein. Das bedeutet, dass Jetson-Systeme praktisch überall installiert werden können, wo sie benötigt werden.

Die Wahl des richtigen Jetson-Geräts

NVIDIA bietet eine Reihe von Jetson-Modellen an, die jeweils für eine bestimmte Untergruppe von KI-Anwendungen konzipiert sind. Wenn Sie wissen, welches Leistungsniveau und welche spezifischen Funktionen Sie benötigen, wird die Wahl der richtigen Jetson-Plattform viel einfacher. Die neuesten Versionen der NVIDIA Jetson-Serie wurden 2023 als Teil der Jetson Orin™-Reihe eingeführt.

Jetson Orin Nano™

Man könnte es als das Einstiegsmodell der Orin-Linie bezeichnen, aber es ist dennoch ein ziemlicher Sprung für Jetson. NVIDIA sagt sagt, dass das ultrakompakte 7-15W-Gerät bis zu 40 Tops (Billionen Operationen pro Sekunde) an KI-Leistung liefert. Das ist das 80-fache der Leistung seines Vorgängers, des Jetson Nano.

Wann sollte man den Orin Nano wählen?

• Leichte Automatisierung: Orin Nano eignet sich am besten für kleine Automatisierungsanwendungen, insbesondere für solche mit geringeren Verarbeitungsanforderungen. Er ist eine kosteneffiziente Option für Anwender, die einfache Aufgaben wie Qualitätskontrolle oder Überwachung durchführen.
• Platzbeschränkungen: Dank der geringen Größe des Jetson Orin Nano können Sie dieses System problemlos in Anwendungen mit begrenztem Platz oder in kleinere Edge-Lösungen integrieren.
• Prototyping: Orin Nano ist auch eine gute Wahl für das Prototyping oder für Ausbildungszwecke. Möchten Sie mit KI in der Fabrikautomation experimentieren oder die Funktionsfähigkeit einer Implementierung ohne große Vorabinvestitionen testen? Dann sollten Sie den Orin Nano in Betracht ziehen.

Jetson Orin NX™

Der Orin NX steigert die Leistung auf 100fache KI-Leistung bei gleichbleibend kleiner Größe wie der Orin Nano.

Wann Sie sich für den Orin NX entscheiden sollten:

• Tägliche Automatisierung: Orin NX bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Stromverbrauch und ist damit eine solide Plattform für mittelgroße Fabrikautomatisierungsanwendungen.
• Vision-basierte Anwendungen: Die Verarbeitungsmöglichkeiten des Orin NX eignen sich gut für KI-Anwendungen, die auf Daten von angeschlossenen Kameras beruhen. Aufgaben wie Objekterkennung, Messung, Verfolgung und Überwachung können auf einem Orin NX-System implementiert werden, solange nicht mehr als eine durchschnittliche Rechenleistung erforderlich ist.
• Vollständige Implementierung im Werk: Für Anwender, die eine einzige Hardwareplattform für eine Reihe von Automatisierungsanwendungen einsetzen möchten, ist Orin NX vielseitig genug, um in einer gesamten Anlage eingesetzt zu werden.

Jetson AGX Orin™

Der AGX Orin ist das Kraftpaket der Jetson Orin-Serie und bietet 275 KI-Spitzenleistungen in einem etwas größeren Gehäuse, das dennoch in die kompakten Abmessungen eines Embedded Edge Devices integriert werden kann.

Wann sollten Sie sich für den AGX Orin:

• Leistungsstarke Automatisierung: AGX Orin ist für rechenintensive Fabrikautomatisierungsszenarien konzipiert. Es ermöglicht Ihnen die Ausführung komplexer KI-Modelle und die Verarbeitung umfangreicher Daten.
• Robotik und fortschrittliche Bildverarbeitungssysteme: Wenn Sie fortschrittliche Robotik oder Cobotik, fortschrittliche Computer Vision oder komplexe KI-Algorithmen für eine Automatisierungsimplementierung benötigen, bietet AGX Orin die Leistung, die Sie benötigen.
• Groß angelegte KI-Implementierungen am Netzwerkrand: AGX Orin ist ideal für große Produktionsanlagen, die mehrere hochleistungsfähige Edge-Geräte für die parallele Verarbeitung und Koordinierung von Anwendungen über eine Reihe von Systemen hinweg benötigen.

Was bedeuten Spitzenwerte in der KI?

In der Welt der Technologie werden gerne Akronyme verwendet, um Hardware-Plattformen zu vergleichen, und das ist auch bei KI-Hardware nicht anders. Tops steht für Trillions of Operations per Second (Billionen Rechenoperationen pro Sekunde) und hat sich zu einer der am häufigsten verwendeten Spezifikationen entwickelt, um die Fähigkeiten einer bestimmten KI-Plattform zu veranschaulichen. Tops gibt die Anzahl der Rechenoperationen an, die ein KI-Chip bewältigen kann. Natürlich können diese "Operationen" enorm variieren. Wie andere, leicht vereinfachte Hardware-Spezifikationen (man denke an GHz bei der Messung der CPU-Leistung) sagen Tops also nicht immer etwas darüber aus, wie ein bestimmtes System in der Praxis mit der Arbeitslast fertig wird. Tops bleiben eine relevante Vergleichsgröße, aber Sie sollten sie nicht als einziges Kriterium bei der Auswahl der richtigen Plattform für Ihr Projekt verwenden.

Implementierung von Jetson in einer Produktionsumgebung

Hersteller haben die Nachfrage nach NVIDIA Jetson Geräten maßgeblich vorangetrieben. Vorausschauende Unternehmen, die ihre Produktionslinien optimieren, den Durchsatz erhöhen und Abfall oder Ausfallzeiten minimieren wollen, entscheiden sich für die Jetson Plattform, um KI in ihren Anlagen einzuführen. Hier sind einige Beispiele dafür, wo Jetson in einer Fertigungsumgebung hervorragend eingesetzt werden kann:

Qualitätskontrolle und Fehlererkennung

Wann können Sie Jetson einsetzen: Jetson-Geräte sind ideal für Echtzeit-Qualitätskontrollanwendungen, bei denen es auf schnelle Entscheidungen ankommt. Jetson-betriebene Edge-Computer können Bilder und Sensordaten vor Ort verarbeiten. So können Fehler und Abweichungen identifiziert werden, während die Produkte die Produktionslinie durchlaufen.

Wo soll Jetson eingesetzt werden? Sie können Jetson-Geräte an wichtigen Kontrollpunkten entlang der Fertigungslinie installieren, z. B. an Montagestationen und in Verpackungsbereichen. Dank der geringen Latenzzeit der Plattform können Sie Fehler schnell erkennen und Korrekturmaßnahmen ergreifen. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass fehlerhafte Produkte den Kunden erreichen.

Vorausschauende Wartung

Wann können Sie Jetson verwenden: Mit vorausschauender Wartung können Hersteller ihren Durchsatz maximieren, indem sie ungeplante Ausfallzeiten vermeiden. Jetson-Geräte können Daten von Sensoren analysieren, um vorherzusagen, wann ein Geräteausfall wahrscheinlich ist, und ermöglichen so eine proaktive Wartung.

Wo soll Jetson eingesetzt werden? Edge-Geräte mit Jetson können an Maschinen und Anlagen in der gesamten Produktion angeschlossen oder installiert werden. Durch die kontinuierliche Überwachung und Analyse von Werkzeugen und Anlagen können Hersteller Wartungsmaßnahmen planen, bevor es zu einem Ausfall kommt. Dadurch werden Unterbrechungen minimiert.

Robotik und Cobotik

Wann können Sie Jetson einsetzen: Jetson bietet die nötige Rechenleistung für KI-gesteuerte Roboter für den Einsatz in der Produktionsautomatisierung. Aufgaben, die Anpassungsfähigkeit, Präzision und die Fähigkeit, von der Umgebung zu lernen, erfordern, können von der Leistung der KI-Inferenz vor Ort profitieren, die Jetson bietet.

Wo soll Jetson eingesetzt werden? Jetson-Systeme können in Roboterlösungen integriert werden, um Aufgaben wie Pick-and-Place, Montage, Materialhandling und Palettierung zu übernehmen. Die Echtzeitverarbeitungsfunktionen der Plattform ermöglichen es den Robotern, sich an Veränderungen in der Produktionsumgebung anzupassen und sicher mit den Mitarbeitern zusammenzuarbeiten.

Prozessoptimierung

Wann können Sie Jetson einsetzen: Dies ist ein weites Feld, aber es lohnt sich hervorzuheben, dass Jetson-Geräte die Produktionsprozesse in einer Anlage oder einem Unternehmen optimieren können, indem sie Daten von verschiedenen Sensoren und Kameras analysieren. Sie können besonders in komplexen Produktionsumgebungen mit mehreren Variablen, die den Durchsatz beeinflussen können, nützlich sein.

Wo soll Jetson eingesetzt werden? Jetson-Geräte können an kritischen Stellen im Produktionsprozess installiert werden, um Daten zu Durchsatz, Zykluszeiten und Ressourcenauslastung zu überwachen und zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse können den Herstellern helfen, verbesserungswürdige Bereiche zu identifizieren und die betriebliche Gesamteffizienz zu steigern.

OnLogic-Systeme mit NVIDIA Jetson SOMs sind speziell für industrielle KI-Anwendungen konzipiert.

NVIDIA Jetson sorgt für Furore in der Welt der KI-gestützten Automatisierung und bietet eine skalierbare und effiziente Lösung für Hersteller, die die Leistung von KI an den Rand bringen möchten. Möchten Sie wissen, wie Jetson-betriebene Systeme auch in Ihrem Unternehmen eingesetzt werden können, oder haben Sie Fragen dazu, welche Plattform am besten geeignet ist? Dann kontaktieren Sie unser Team oder erkunden Sie Entdecken Sie unser Sortiment die auf der Jetson-Plattform aufbauen.