Белая книга

Умные заводы нуждаются в более интеллектуальных машинах

Edge Computing платформы предлагают новые возможности получения прибыли и снижения затрат для производителей машин и оборудования

Каков наилучший способ разработки новых поколений более умного оборудования, отвечающего требованиям заказчика? Edge Computing это важный подход, который необходимо рассмотреть.

В то время как автоматизация была неотъемлемой частью проектирования машин в течение многих лет, новые концепции, такие как цифровое преобразование, умное производство, Industry 4.0 и промышленный Интернет вещей (IIoT) все чаще применяются в машинном мире для обеспечения дифференциации и конкурентных преимуществ.

Узнайте, что могут сделать машиностроители и производители оборудования, чтобы принять эти концепции, и как такие технологии, как Edge Computing могут удовлетворить требования машиностроителей и конечных потребителей в этом насыщенном информацией техническом документе.

Введение

В пространстве производителя машин и оборудования (OEM) существует множество различных видов бизнеса и компаний, но одна задача всегда одна - рынок очень конкурентоспособен. Каждое поколение оборудования предлагает повышение цены/производительности по сравнению с предыдущими поколениями. Отделы проектирования, инжиниринга и управления производством должны постоянно оценивать компромиссы между усовершенствованием новых технологий и соответствующим увеличением затрат по мере того, как они выводят на рынок новые конструкции.

Автоматизация уже много лет является неотъемлемой частью проектирования оборудования, однако новые концепции, такие как цифровая трансформация, умное производство, Индустрия 4.0 и промышленный Интернет вещей (IIoT), все чаще применяются в производственном мире для обеспечения конкурентных преимуществ. Данная статья посвящена тому, что могут сделать производители машин и оборудования (OEM-производители) для использования этих новых концепций и как Edge Computing они могут удовлетворить свои уникальные потребности, а также требования своих клиентов.

Умные заводы и умные производственные потребности smart machines

Точно так же, как автоматизация машин с использованием ПЛК и ПАЦ произвела революцию в проектировании оборудования целое поколение назад, "умные заводы" и "умное производство" снова развивают индустриальный мир. Применение концепций цифрового преобразования позволяет компаниям работать с максимальной производительностью, используя данные, собираемые системами управления и датчиками. Такой подход предоставляет операторам аналитические данные в режиме реального времени, входные данные, которые помогают повысить общую эффективность оборудования (OEE), а также данные, которые можно собирать и анализировать на месте. Данные также могут быть отправлены на Cloud для более глубокого анализа в различных приложениях. Приложения могут включать оптимизированное техобслуживание, динамичность цепочки поставок и повышение урожайности на нескольких предприятиях, занятых в аналогичном производстве.

Машины и OEM оборудование являются фундаментальными элементами производства. Умные заводы и умное производство могут быть достигнуты только в том случае, если Smart Machines будут работать так, как спроектировано OEM или определено конечным пользователем. Внедрение цифровой трансформации позволяет производителям машин и оборудования улучшить дизайн и поддерживает разработку новых услуг, связанных с производительностью и обслуживанием оборудования. Важный вопрос заключается в том, каким образом лучше всего разрабатывать новые поколения более умного оборудования или обеспечить соответствие существующих конструкций и внедрений требованиям, которые предъявляют заказчики? Edge Computing - это подход, который может решить многие из ключевых требований к проектированию.

Что такое Edge Computing?

Edge Computing существует во многих формах и может быть широко определена как любые вычисления, которые происходят за пределами сайта data center. При таком широком определении неудивительно, что существует множество запутанных определений, которые охватывают как ИТ-индустрию, так и индустрию автоматизации и управления, которые мы называем операционными технологиями (ОТ).

Gartner, крупная аналитическая фирма, опубликовала простую топологию, которая позволяет каждому понять, какой тип Edge computing может быть полезен для них. Это изображение топологии демонстрирует стек технологий инфраструктуры, который показывает типы серверов, устройств или платформ, которые могут быть охарактеризованы как Edge Computing и где они находятся от физической конечной точки "на edge" источника данных. Это намекает на типы вычислительной мощности, сбора, анализа и перемещения данных, которые доступны за пределами фактического data center. Edge обеспечивает чрезвычайно важные преимущества для производителей оборудования и их клиентов.

Из этой топологии легко понять, что устройства Edge и вычислительные устройства Edge применимы к производителям машин и оборудования. На практике все машины и оборудование сегодня имеют аспекты устройства Edge с ПЛК, а некоторые имеют устройства шлюза Edge . В некоторых отношениях промышленные и панельные ПК, используемые машинами или оборудованием, попадают в эту категорию шлюзов. Они могут быть первой "точкой контакта" для устройства edge ПЛК. Однако IPC имеют ограниченную вычислительную и аналитическую мощность или страдают от общих проблем надежности и удобства использования, схожих с обычными ПК или серверами, которые не производятся для жестких условий эксплуатации. Поэтому для удовлетворения потребностей клиентов требуются другие типы специально разработанных Edge вычислительных платформ.

Когда речь идет о модернизации систем управления и автоматизации станков, именно на Compute Edge следует ориентироваться производителям оборудования. Edge Computing обеспечивает все характеристики и возможности, необходимые производителям машин и оборудования для усовершенствования текущих конструкций и перехода к поставке еще более интеллектуального оборудования.

Edge Computing позволяет smart machines и оборудование

Edge Computing это масштабируемая модульная технология, которая поддерживает разработку стандартизированных, модульных программных компонентов и приложений для повышения эффективности.

Это может помочь производителям оборудования объединить существующие приложения, такие как программное обеспечение для мониторинга и управления, на одной платформе, позволяя в то же время другим важным приложениям работать на той же платформе. Это облегчает разработку "умных", "промышленных" машин и оборудования с поддержкой Internet of Things (IIoT), а также позволяет легко добавлять в будущем приложения, поддерживающие изменяющиеся требования заказчиков по стандарту Industry 4.0 и Smart Manufacturing.

При внедрении Edge Computing может способствовать плавной эволюции от сегодняшнего оборудования к цифровым машинам, интегрированным в производственную деятельность заказчика. Это включает в себя множество возможностей, таких как подключение на месте или Cloud к полностью интегрированным Smart Machines , которые принимают Цифровую трансформацию без необходимости сложного переоснащения и перепроектирования.

Edge Computing характеристики для производителей машин и оборудования

Хотя категория Compute Edge является довольно широкой, существует ряд ключевых характеристик, которые сужают типы функций, применимых конкретно к производителю машин или оборудования.

Поддержка существующих приложений автоматизации и управления

Edge Computing Платформы должны быть способны выполнять существующие приложения управления и автоматизации по модульному принципу, без необходимости значительного перепроектирования. Виртуализация является ключевой технологией. По сути, каждый существующий IPC может работать как "виртуальный IPC" или виртуальная машина на платформе. Edge Computing платформе. Это позволяет консолидировать все существующие МПК на одной платформе. Ни одна из этих виртуальных машин не знает о других виртуальных машинах, поэтому все приложения продолжают работать независимо.

Модификация и модернизация существующих приложений управления

С помощью виртуализированной Edge Computing платформе, теперь можно добавить гораздо больше гибкости в работу и мониторинг машин и оборудования. Например, при традиционном подходе IPC/HMI каждая станция на машине или части оборудования ограничена тем, что может отобразить IPC/HMI, поэтому только один оператор может контролировать сложное оборудование из одного места. Это не идеальная модель. Используя виртуализацию, производители оборудования могут добиться большей гибкости для своих клиентов, предоставляя нескольким людям удаленный доступ к данным и приложениям на разных станциях. Такая автономная модель является более предпочтительной и предоставляет клиентам больше возможностей.

Добавление новой аналитики и приложений для цифровой трансформации

С помощью виртуализации потенциально может быть проще добавлять новые приложения, просто создав новую виртуальную машину на вашей Edge Computing платформе. Это позволяет добавлять новые приложения без ущерба для существующих приложений. Это может включать локализованный сбор данных, аналитику в реальном времени и фильтрацию данных перед передачей во внешние точки, например, на сайт клиента data center, или на сайт Cloud, возможно, ваш собственный. Это также может зависеть от таких вещей, как законы о конфиденциальности данных, и, конечно, предполагает, что у вас есть масштабируемая Edge Computing платформы по мере расширения потребностей.

Поддержка конвергенции OT/IT

Возможно, эта тема не часто рассматривается производителями машин и оборудования, но она становится все более важной в рамках инициатив по цифровой трансформации. Приложения управления и автоматизации, которые управляют машиной, хорошо понятны вашим инженерам-конструкторам и вашим клиентам, которые эксплуатируют машины. Они сосредоточены на операционных технологиях (ОТ). Экспертные знания по разработке сложных аналитических возможностей, возможно, включающих машинное обучение (ML) и искусственный интеллект (AI), а также возможности безопасной передачи соответствующих данных на сайт data center или на сайт Cloud часто являются сферой деятельности специалистов по информационным технологиям (IT). Edge Computing Платформы могут поддерживать требования как ОТ, так и ИТ. Важно, чтобы платформа, поддерживающая несколько типов операционных приложений, была проста в развертывании и обслуживании и легко управлялась как специалистами ОТ, так и ИТ.

Edge Computing Платформы предлагают производителям оборудования и машин возможность получения новых услуг, приносящих доход, одновременно помогая снизить затраты и повысить TCO.

Новые возможности получения дохода

Многие из возможностей и новых приложений, которые Edge Computing платформы создают возможность для новых услуг, приносящих доход, или оптимизации существующих возможностей обслуживания и поддержки. Например, тенденция, которая начинает проявляться, - это концепция "машина как услуга" или "оборудование как услуга", когда конечный клиент платит по времени или использованию вместо традиционной покупки капитала. Чтобы успешно внедрить и поддерживать такую модель, производитель машин или оборудования должен понимать профиль производительности и обслуживания оборудования, а также иметь возможность точно собирать и анализировать соответствующие данные.

Упрощает обслуживание

Компактный, без вентилятора, с возможностью монтажа на стену или DIN-рейку

Отраслевой рейтинг

  • от -10 до 60 °C (от -10 до 140 °F)
  • влажность воздуха от 10 до 95%
  • 3 Грамма (от 5 до 500 Гц)

Горячая замена, самораспознавание и автоматическая синхронизация

Надежность

Для производителя машин и оборудования это, возможно, очевидно, но Edge Computing платформы поставляются различными поставщиками - не все из которых знают о конечных условиях эксплуатации оборудования. Речь идет не только о прочности, но и о том, чтобы исключить простои, максимально упростить обслуживание и поддержку, а также обеспечить удаленный мониторинг. Аналогично, Edge Computing платформы в мире ОТ должны быть готовы к автономной работе в течение длительных периодов времени, поскольку зачастую связь с внешним миром может отсутствовать.

Сокращение расходов

В конечном счете, внедрение Edge Computing становится жизнеспособным только в том случае, если оно соответствует жестким ограничениям по стоимости на высококонкурентных рынках, на которых играют производители оборудования. При оценке Edge Computing платформ, важно учитывать капитальные затраты, а также затраты на разработку и текущие расходы. В дополнение к экономии от таких вещей, как виртуализация, стоимость является функцией ценности. Более дорогие платформы обеспечивают гораздо больший набор ценностей и преимуществ, чем простые устройства или шлюзы с меньшей вычислительной мощностью. Такой подход позволит снизить другие затраты, такие как ручной мониторинг, время простоя, ресурсы персонала и эффективность приложений. Некоторые из этих затрат могут быть менее ощутимыми, но по мере того, как отрасли переходят к автоматизации, цифровой трансформации и смежным инициативам, таким как Industry 4.0, Smart Manufacturing и IIoT, производители оборудования должны учитывать будущие приложения и изменения в среде клиентов.

Edge Computing платформы должны быть простыми, защищенными, автономными

Есть три ключевых постулата, которые определяют истинную эффективность Edge Computing Платформы. Вы должны помнить об этих соображениях при выборе правильной Edge Computing платформы для нужд клиента:

Простота

  • Платформа Edge Computing платформа должна быть легкой в установке и развертывании за считанные минуты.
  • Он будет иметь простой в использовании и интуитивно понятный интерфейс управления, а в случае резервированных систем, если требуется замена блока, для восстановления полной работоспособности системы требуется всего одно нажатие кнопки.
  • Неизменяемые системы могут поддерживать резервные копии образов на сайте cloud , которые при необходимости могут быть автоматически восстановлены.

Защита

  • Беспрепятственное преодоление отказа в системах с резервированием в случае отказа, или если платформа проактивно обнаруживает предстоящую проблему.
  • Платформа должна включать встроенные функции безопасности.
  • Все внешние, неиспользуемые порты, такие как USB, отключены и при необходимости должны быть явно включены.
  • Изменение пароля требуется при первоначальном входе в систему, чтобы избежать обычных угроз безопасности со стороны известных и простых паролей, и эти платформы имеют встроенный брандмауэр, поддерживающий белый и черный списки IP-адресов.
  • Платформа включает в себя возможность мониторинга базового состояния всех приложений, запущенных на платформе, чтобы предупредить пользователей о потенциальных проблемах с приложениями или о том, что на платформе были развернуты неавторизованные приложения.

Автономия

  • Рассчитаны ли ваши edge computing платформы рассчитаны на длительную работу без связи с внешним миром? Прогнозируемый мониторинг состояния и бесперебойное восстановление работоспособности позволяют резервным системам продолжать работать.
  • Платформы должны автоматически управлять собой, выполняя такие функции, как автоматическая балансировка нагрузки при изменении нагрузки приложения.
  • Вычислительная платформа edge должна управляться удаленно, либо через сервис cloud , либо может быть встроена в решение для сборки оборудования или управления клиентами через набор стандартных интерфейсов прикладного программирования (API).

Экономит ваше время и усилия

  • Поддержка OVF-приборов, включая образы VMware.
  • Консолидировать как текущие, так и legacy приложения
  • Нет необходимости в режиме резервирования или конфигурации кластера.

Резюме

Рынок производителей машин и оборудования вступает в период эволюции, который принесет не меньше изменений, чем появление ПЛК поколение назад. Edge Computing это критически важная технология, которая обеспечит и облегчит этот переход. Edge Computing Платформы будут играть неотъемлемую роль в расширении традиционных возможностей управления и автоматизации оборудования. Они также станут для производителей оборудования мостом для реализации инициатив по цифровой трансформации для себя и интеграции с инициативами своих клиентов.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации об оборудовании и производителях машин посетите сайт: https://www.stratus.com/oem/

Для получения дополнительной информации о Stratus ztC Edge линейке продуктов, пожалуйста, посетите https://www.stratus.com/solutions/platforms/ztc-edge/

Stratus ztC™ Edge платформа для машиностроителей

Stratus ztC Edge Линейка продуктов представляет собой ряд Edge Computing платформ, специально разработанных для удовлетворения требований промышленных предприятий и удаленных объектов. Таким образом, ztC Edge платформы идеально подходят для производителей машин и оборудования, поскольку они модернизируют свои возможности в традиционных приложениях управления и автоматизации и переходят к Smart Machines , поддерживающим инициативы цифровой трансформации, такие как "умное производство", Industry 4.0 и IIoT.

Подключите ваш смарт-машину к предприятию и Cloud

Платформа ztC Edge Платформа отличается от IPC, которые не поддерживают широкий спектр приложений одновременно - виртуализация позволяет ей поддерживать множество разнообразных приложений, включая более мощные шлюзы Edge , которые сосредоточены на предоставлении доступа к данным с ограниченной функциональностью. ztC Edge Платформы также отличаются от серверов IT-класса, которые не предназначены для жестких условий эксплуатации, так как они прочны, чтобы выдерживать расширенный диапазон температур, и не имеют движущихся частей.

ztC Edge Линейка продуктов уникальна тем, что позволяет решать фундаментальные задачи, стоящие перед производителями машин и оборудования. Каждый ztC Edge поставляется с предварительно интегрированным уровнем виртуализации и предварительно сконфигурирован таким образом, чтобы его можно было запустить в эксплуатацию менее чем за 30 минут.

О компании Stratus Технологии

Stratus устраняет все сложности, связанные с обеспечением круглосуточной работы критически важных приложений. Stratus' технологии проактивно предотвращают незапланированные простои как в data center , так и на edge, а наши услуги обеспечивают решение любых проблем до того, как это потребуется клиентам. Компании из списка Fortune 500 и малые и средние предприятия в самых разных отраслях промышленности по всему миру уже более 35 лет полагаются на Stratus для обеспечения простой в эксплуатации и непрерывной доступности.

Узнать больше можно на сайте stratus.com сегодня.

Связанные ресурсы

Прокрутка к началу страницы