تعمل الحواسيب الصناعية (IPCs) كـ'عقل' المصنع الذكي، حيث تدمج بين الاتصالات والتحكم والقدرة الحاسوبية في منصة واحدة. وعلى عكس وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة التقليدية (PLCs) المستخدمة في المهام المنفصلة، فإن وحدات الحواسيب الصناعية (IPCs) تجمع بين وظائف وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) والتحكم في الحركة ونظام (SCADA)، وتدعم إمكانات تحليلية متقدمة. وقد سمح هذا التكامل للمصنعين بتحسين العمليات — من تنسيق خطوط التجميع إلى توفير تحكم دقيق في الجودة — من خلال المعالجة الزمنية الحقيقية الدقيقة. وقد أظهر تحليل صناعي حديث (أغسطس 2021) زيادة بنسبة 27٪ في اعتماد الحواسيب الصناعية (IPCs) منذ عام 2020، حيث تركز هذه الأجهزة على توفير الوسائل اللازمة لدمج 'جزر' الأتمتة المختلفة بطريقة متناسقة.
تُعبّئ وحدات التحكم الصناعية (IPCs) الفجوة الموجودة بين الأتمتة الروبوتية العملية (RPA) التي تركز على البرمجيات والروبوتات التعاونية (cobots) التي تركز على الأجهزة. ومن خلال خوارزميات رؤية الآلة وبرامج التحكم في الحركة، تُمكّن وحدات التحكم الصناعية (IPCs) من عمليات الروبوتات التعاونية الدقيقة - مثل محاذاة الأجزاء وفحص اللحام مثلاً - التي يمكنها التكيّف مع بيانات المستشعرات في الوقت الفعلي. قام أحد أكبر مزوّدي قطع السيارات في العالم بافتتاح مركز اختبار جديد يعتمد على التعلّم العميق في لِس أُليه، فرنسا، ونجح في أتمتة عملية الاختبار في مصنعهم بخفض متوسط بلغ 18% في أخطاء تركيب المكوّنات على الأجزاء الموضوعة مزدوجة على مقاعد السيارات عندما تنسّق الروبوتات التعاونية التي تتحكم بها وحدات التحكم الصناعية (IPCs) بين تعديل القوة تلقائيًا وفقًا لمدخلات الموقع مع ملفات البيانات الزمنية الحقيقية لنموذج القطع أثناء عملية المسح الضوئي. وتم تصميم وظائف الأمان في هذه الأنظمة وفقًا للمعيار IEC 61508، مما يسمح بتعاون سلس بين البشر والآلات دون التأثير على الإنتاجية.
تقوم وحدات IPC المدعومة من الحافة بتحويل بيانات المستشعرات الأولية إلى رؤى قابلة للتنفيذ في جزء من الثانية، وهي ضرورية لتطبيقات التحكم النوعي التنبؤي. على سبيل المثال، يمكن معالجة بيانات درجة الحرارة والاهتزاز الصادرة عن الآلات CNC بطريقة موزعة أو محلية لتحديد أي شذوذ في اهتراء الأدوات ومنع حدوث عيوب. تقلل هذه المعالجة الموزعة الاعتماد على السحابة وتقلص زمن الاستجابة بنسبة تصل إلى 40 بالمائة مقارنةً بالهياكل القائمة على السحابة أولاً.
قامت شركة تصنيع مزودة من الدرجة الأولى في قطاع السيارات بتحديث خط تجميع بطاريات السيارات الكهربائية لديها، مما زاد الإنتاج بنسبة 22% — مجموعات وحدات IPC من شركة Panasonic. يتم التحكم الذكي في 12 روبوتًا و34 محورًا سيرفو و58 كاميرا فحص باستخدام الاتصال عبر EtherCAT. ويتم التحقق من محاذاة وحدة الخلية بواسطة خوارزميات الرؤية الآلية التي تعمل على وحدات معالجة الرسومات GPU في وحدات IPC بدقة ± 0.1 مم، ويتم ضبط استهلاك الطاقة بدقة باستخدام مراقبة الطاقة في الوقت الفعلي.
تحلل الحواسيب الصناعية البيانات من المصدر لتمكين اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي، مما يقلل من زمن الوصول (التأخير) لفحص الجودة والصيانة التنبؤية. ومن المتوقع أن تصل الحوسبة الحافة إلى 350 مليار دولار بحلول عام 2030، حيث تسهم الحواسيب الصناعية في:
تُوازن أنظمة الحواسيب الصناعية الحديثة بين استجابة الحافة وتحليلات السحابة ذات المقياس الكبير من خلال الهيكلية الهجينة. تُعالَج المعايير الحرجة محليًا للحصول على إجراءات تحكم فورية، في حين تغذي البيانات المجمعة النماذج الرقمية القائمة على السحابة – مما ساعد أحد مصانع معالجة الأغذية على تقليل توقفات العمل غير المخطط لها بنسبة 27%.
تُلغي عقد IIoT القائمة على IPC رحلات الذهاب والإياب إلى السحابة، مما تمكّن من استجابات تقل عن الثانية في أنظمة السلامة وإحداث التنسيق بين الروبوتات:
| معالجة البيانات السحابية | معالجة البيانات على الحافة عبر IPC | |
|---|---|---|
| التخلف الزمني | 800-1,200 مللي ثانية | 50-200 مللي ثانية |
| البيانات المنقولة | 98% من الدفق الخام | 12% من الرؤى القابلة للتنفيذ |
تظل عملية دمج متطلبات الوقت الفعلي لتقنية OT مع بروتوكولات الأمان الخاصة بتقنية IT معقدة، خاصة عند دمج الماكينات القديمة التي تعتمد معايير خاصة. تشير الفرق متعددة الوظائف التي تتبنى إطارات OT/IT الموحّدة إلى تسريع حل المشكلات بنسبة 40%.
تعمل وحدات IPCs كوحدات تحكم مركزية في سير العمل الآلي عبر مختلف الصناعات:
| التطبيق | حصة السوق | المساهمة الرئيسية |
|---|---|---|
| أتمتة العمليات | ~30% | يقوم بتوحيد عمليات الدفعات |
| الأتمتة المنفصلة | ~20% | يدعم خطوط إنتاج متعددة الأنواع |
تقلل وحدات التحكم الصناعية من توقفات العمل غير المخطط لها في عمليات التعبئة والتغليف من خلال تنفيذ متزامن لفحص الرؤية، وتنسيق الذراع الروبوتية، وتحسين سرعة ناقل الحزام.
تقلل وحدات التحكم الصناعية من تأخيرات تحويل البروتوكولات بنسبة 70٪ أثناء تغييرات الإنتاج، حيث تربط بين الشبكات القديمة والحديثة باستخدام مترجمات OPC-UA وMQTT.
تعالج وحدات التحكم الصناعية الحديثة بيانات الروبوتات التعاونية ضمن نوافذ تأخير تبلغ 2 مللي ثانية - وهو أمر بالغ الأهمية للتفاعل الآمن بين الإنسان والآلة في تجميع القطع الصغيرة.
تكتشف خوارزميات الذكاء الاصطناعي الحافة على وحدات التحكم الصناعية شذوذ المعدات قبل 8 إلى 12 أسبوعًا من حدوث العطل، مما يقلل من توقفات العمل غير المخطط لها بنسبة تصل إلى 45٪.
يحل الذكاء الاصطناعي الحافة في وحدات التحكم الصناعية مشكلة التناقض بين التأخير وعرض النطاق الترددي:
| الذكاء الاصطناعي السحابي | الذكاء الاصطناعي الحافة عبر الحاسوب الصناعي | |
|---|---|---|
| سرعة الاستنتاج | 800-1200 مللي ثانية | 8-15 مللي ثانية |
| البيانات المنقولة | 18-22 تيرابايت/شهر | 240-300 جيجابايت/شهر |
حقق أحد موردي صناعة السيارات:
تحتوي وحدات الكمبيوتر الصناعي على ميزات أمان تعتمد على الأجهزة، بما في ذلك تخزين البيانات المشفرة وآليات التشغيل الآمن، مما يقلل محاولات الوصول غير المصرح بها بنسبة 68%.
تشمل الممارسات الأفضل تقسيم الشبكة وإجراء فحوصات شهرية للبحث عن الثغرات في البرامج الثابتة، مما يساعد في تقليل الحوادث الأمنية بنسبة 41% رغم زيادة اتصال الأجهزة.
يمكن لوحدات الكمبيوتر الصناعي معالجة ما يصل إلى 15 مهمة تلقائية متزامنة مع زمن انتقال أقل من 5 مللي ثانية، مما يلغي أخطاء التنسيق التي تسببت في 31% من تأخيرات الإنتاج في الأنظمة الموزعة.
تشمل العوامل الرئيسية المؤثرة:
تدمج أجهزة الكمبيوتر الصناعية بين قدرات الاتصال والتحكم والحوسبة، وتعمل كـ'عقل' للمصانع الذكية لتحسين العمليات والتحكم في الجودة.
تمكن أجهزة الكمبيوتر الصناعية العمليات الدقيقة مع الروبوتات التعاونية من خلال خوارزميات رؤية الآلة والتحكم في الحركة، مما يحسن القدرة على التكيف مع بيانات المستشعرات في الوقت الفعلي.
توفر أجهزة الكمبيوتر الصناعية المدعومة من الحافة رؤى قابلة للتنفيذ من بيانات المستشعرات الأولية خلال ميلي ثوانٍ، وهي ضرورية لتطبيقات التحكم التنبؤي في الجودة.
تقوم أجهزة الكمبيوتر الصناعية بمعالجة البيانات في المصدر من أجل الحوسبة الحافة، مما يقلل التأخير ويدعم اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي ضمن تنفيذ الإنترنت الصناعي للأشياء (IIoT).
تتضمن أجهزة الكمبيوتر الصناعية ميزات أمان تعتمد على الأجهزة مثل تخزين البيانات المشفر وآليات التشغيل الآمن لتعزيز الأمان السيبراني.
أخبار ساخنة
EN
