Industrijski računalniki: 5 najpogostejših uporab v avtomatizaciji

Omogočanje pametne proizvodnje z industrialnimi računalniki

Vloga industrialnega računalnika pri avtomatizaciji v proizvodnji in operacijah

Industrialni računalniki (IPC-ji) delujejo kot »možgani« pametne tovarne, kjer se komunikacija, krmiljenje in računska moč združijo v eno platformo. Za razliko od konvencionalnih PLC-jev za posamezne naloge, IPC-ji združujejo funkcionalnost PLC-jev s krmiljenjem gibanja in SCADO, poleg tega pa podpirajo napredne analitične zmogljivosti. To združevanje omogoča proizvajalcem optimizacijo operacij – od usklajevanja montažnih linij do zagotavljanja natančnega nadzora kakovosti – z določilnim procesiranjem v realnem času. Najnovejša (avgust 2021) analiza sektorja je pokazala 27-odstotni porast pri uporabi IPC-jev od leta 2020, pri čemer ti naprave nudijo sredstva za združevanje različnih avtomatizacijskih »otokov« na skladni način.

Integracija z robotiko (RPA) in sodelujočimi roboti (coboti)

IPC-ji zapolnijo vrzel med programske RPA rešitve in cobote, osredotočene na strojno opremo. S pomočjo algoritmov za obdelavo vizualnih podatkov in kontrolnimi rutinami gibanja omogočajo natančne procese sodelujočih robotov (cobots), kot so poravnava delov in pregledovanje varov, ki se lahko v realnem času prilagajajo na podlagi podatkov iz senzorjev. Eden največjih avtomobilskih dobaviteljev na svetu je odprl nov testni center, ki temelji na globokem učenju v Les Ulis, Francija, kjer so uspešno avtomatizirali testni proces s povprečnim zmanjšanjem napak pri pritrjevanju komponent za 18 % na delih, ki so dvoslojno nameščeni na avtomobilskih sedežih, ko coboti pod nadzorom IPC-jev samodejno prilagajajo silo glede na položaj v skladu z datotekami s podatki o maketah delov v realnem času med procesom skeniranja. Varnostne funkcije sistemov so zasnovane v skladu z IEC 61508, kar omogoča tekoče sodelovanje med ljudmi in stroji, ne da bi pri tem upadala produktivnost.

Obdelava podatkov v realnem času za izboljšano odločanje

IPC-ji z možnostjo edge obdelave pretvorijo surove podatke senzorjev v uporabne informacije v milisekundah, kar je ključno za prediktivno kakovostno kontrolo. Na primer, podatki o temperaturi in vibracijah iz CNC strojev se lahko obdelujejo distribuirano ali lokalno, da se odkrijejo odstopanja v obrabi orodja in tako preprečijo napake. Ta obdelava na robu zmanjša odvisnost od oblaka in zmanjša zakasnitev za do 40 % v primerjavi s arhitekturami, ki temeljijo na oblaku.

Študija primera: Avtomatizacija proizvodne linije za avtomobilsko industrijo

Dobavitelj prvega vrednostnega nivoja je posodobil svojo proizvodno linijo za sestavo baterij za električna vozila, kar je povečalo kapaciteto za 22 % – Klasteri Panasonic IPC. 12 robotov, 34 servosnih osi in 58 kamer za inspekcijo delujejo usklajeno z uporabo komunikacije EtherCAT. Usklajenost modulov celice preverjajo algoritmi strojnega vida, ki tečejo na GPU-jih IPC s točnostjo ± 0,1 mm, porabo pa optimizirajo z monitorjem porabe v realnem času.

Poganjanje industrijskega interneta stvari (IIoT) in računalništva na robu

Industrijski računalnik kot osnova za računalništvo na robu in vozlišča IIoT

Industrijski računalniki obdelujejo podatke na viru, da omogočijo odločanje v realnem času, zmanjšajo zakasnitev za kontrolo kakovosti in predvidno vzdrževanje. Računalništvo na robu naj bi doseglo 350 milijard dolarjev do leta 2030, saj industrijski računalniki:

• Zmanjšajo stroške prenosa podatkov za 40–60 % z lokalno obdelavo
• Ohranjajo delovanje med izpadi omreže z avtonomno inteligenco na robu
• Podpirajo zahteven okolje z industrijsko kakovostno strojno opremo

Integracija od roba do oblaka za zaprto industrijsko inteligenco

Sodobni sistemi industrijskih računalnikov uravnotežijo odzivnost na robu s analizami v oblaku prek hibridnih arhitektur. Kritični parametri se obdelujejo lokalno za takojšnje krmilne ukrepe, medtem ko agregirani podatki napajajo digitalne dvojnike v oblaku – kar je eni tovarni za obdelavo živil omogočilo zmanjšanje neplaniranega izpada za 27 %.

Zmanjšanje zakasnitve: izboljšava za 70 % z IIoT, ki jo omogočajo industrijski računalniki

IIoT vozlišča, temelječa na IPC, odpravijo potovanje v oblak in omogočajo odzive v subsekundnem času v varnostnih sistemih in robotski koordinaciji:

Izzivi pri stiku OT in IT

Združevanje zahtevov v realnem času iz operativne tehnologije (OT) s protokoli za varnost iz informacijske tehnologije (IT) ostaja zapleteno, še posebej ob vključevanju stare opreme s propietarnimi standardi. Timi s področij OT in IT, ki sprejmejo povezani okvir OT/IT, poročajo o 40-odstotnem hitrejšem odpravljanju incidentov.

Poganjanje avtomatizacije procesov in operativne učinkovitosti

Vključevanje v delovna poteka strojne in procesne avtomatizacije

Industrijski računalniki (IPC) delujejo kot centralni kontrolorji v avtomatiziranih delovnih procesih v različnih panogah:

Doseže 40 % višjo aktivnost v avtomatizaciji pakiranja

IIPC-ji zmanjšajo nenadno nedelovanje v procesih pakiranja z istočasnim izvajanjem preverjanja z vidno kontrolo, usklajevanjem robotskega roka in optimizacijo hitrosti traku.

Interoperabilnost prek združenih industrijskih protokolov

IIPC-ji zmanjšajo zamude zaradi pretvorbe protokolov za 70 % med spremembami v proizvodnji, tako da povežejo starejše in sodobne mreže z OPC-UA in MQTT prevajalniki.

Sinhronizacija s sodelovalnimi roboti za prilagodljivo proizvodnjo

Sodobni IIPC-ji obdelujejo podatke sodelovalnih robotov znotraj 2 ms časovnega zamika – ključno za varno interakcijo med človekom in strojem pri sestavljanju majhnih delov.

Podpora Edge AI in prediktivnim krmilnim sistemom

Edge AI in strojno učenje za prediktivno vzdrževanje

Edge AI algoritmi na IIPC-jih zaznajo napake v opremi 8 do 12 tednov pred okvaro, s čimer zmanjšajo nenadno nedelovanje do 45 %.

Lokalna inferenca v primerjavi s sistemom, ki temelji na oblaku v industrijskih računalniških sistemih

Edge AI v industrijskih računalnikih rešuje paradoks zakasnitve in pasovne širine:

Primerjava primera: Prediktivno vzdrževanje pri obdelavi na CNC strojih

En dobavitelj v avtomobilski industriji je dosegel:

• 92 % natančnosti pri napovedovanju obrabe orodja
• 41 % zmanjšanje stroškov zamenjave vretena
• 17 % izboljšava obdelovalnih toleranc

Zagotavljanje kibernetske varnosti in pripravljenost na prihodnost z hiperavtomatizacijo

Vgrajene varnostne zaščite v industrijskih računalnikih

Industrijski računalniki vključujejo varnostne funkcije na strojni opremi, kot so šifrirano shranjevanje podatkov in mehanizmi za varno zagon, kar zmanjša poskuse nezakonitega dostopa za 68 %.

Ravnovesje med povezanostjo in razširitvijo napadne površine

Najboljše prakse vključujejo segmentacijo omrežja in mesečne preverjanje ranljivosti v programski opremi, kar kljub naraščajoči povezanosti naprav zmanjša varnostne incidente za 41 %.

Industrijski računalnik kot temelj hiperavtomatizacije

IPC-ji lahko hkrati obdelujejo do 15 nalog avtomatizacije z zakasnitvijo <5 ms, s čimer se izognijo napakam pri usklajevanju, ki so povzročile 31 % zamud v proizvodnji v porazdeljenih sistemih.

Trend: 35 % letnega stopnjevanega rastnega tempa pri sprejemanju hiperavtomatizacije do leta 2027

Ključni gonilni dejavniki vključujejo:

• 79 % zmanjšanje časa za uvedbo avtomatizacije
• 60 % nižja skupna stroškovna lastnost (TCO) v primerjavi s posameznimi podsistemi
• Skladnost s standardi IEC 62443-4-2

Pogosta vprašanja

Kakšno vlogo igrajo industrijski računalniki pri pametni proizvodnji?

Industrijski računalniki združujejo komunikacijske, kontrolne in računske sposobnosti ter delujejo kot »možgani« pametnih tovarn za optimizacijo operacij in kontrole kakovosti.

Kako se industrijski računalniki vklapljajo v robotsko procesno avtomatizacijo in sodelovalne robote (cobote)?

Industrijski računalniki omogočajo natančne procese s sodelovalnimi roboti (coboti) z algoritmi strojnega vida in nadzorom gibanja ter izboljšujejo prilagodljivost na podatke senzorjev v realnem času.

Kako industrijski računalniki izboljšujejo obdelavo podatkov v realnem času?

Industrijski računalniki z možnostjo robovne obdelave zagotavljajo uporabne vpoglede iz surovih podatkov senzorjev v milisekundah, kar je ključno za napovedno kakovostno kontrolo.

Kako industrijski računalniki podpirajo IIoT in robovno računalništvo?

Industrijski računalniki obdelujejo podatke na mestu nastanka za robovno računalništvo, s čimer zmanjšujejo zakasnitev in omogočajo odločanje v realnem času v okviru IIoT implementacij.

Katere značilnosti varnosti v spletu so vgrajene v industrijske računalnike?

Industrijski računalniki vključujejo varnostne značilnosti na osnovi strojne opreme, kot so šifrirano shranjevanje podatkov in mehanizmi za varno zagon, ki izboljšujejo varnost v spletu.