Auf einen Blick:
- OEMs müssen nicht nur die Leistung eines Industrie-PCs berücksichtigen, sondern auch die Umgebung, in der er eingesetzt wird.
- Skalierbarkeit und Flexibilität sind wichtig, wenn neue Software benötigt wird oder neue Systeme hinzugefügt werden.
- Industrie-PCs können Verarbeitungsaufgaben außerhalb des Netzwerks erledigen, was dazu beiträgt, dem Endbenutzer bessere Informationen zu liefern.
Das richtige Gleichgewicht zwischen zu wenigen und zu vielen Möglichkeiten zu finden, kann selbst in den einfachsten Situationen ein heikles Problem sein. Bei komplizierteren Vorhaben wie der Implementierung des industriellen Internet der Dinge (IIoT) schätzen die Endnutzer einen gewissen Entscheidungsspielraum, aber die meisten wollen bewährte Kombinationen von Hardware- und Softwarelösungen.
Fertigungsunternehmen und Erstausrüster (OEMs) auf der ganzen Welt müssen mit ihren bestehenden und neuen Maschinen und Systemen die Vorteile des IIoT nutzen, aber es gibt so viele Datenquellen und Technologien, dass sie sich auf ihrem Weg der digitalen Transformation schnell verirren können.
Umsetzungen erfordern das Anzapfen und Verarbeiten aller Arten von industriellen Daten, nicht nur von automatisierten Maschinen, sondern auch von intelligenten Instrumenten und Überwachungssystemen. Eine flexible und fähige Plattform dafür ist auf Industrie-PCs (IPCs) aufgebaut, auf denen die richtige Software läuft, aber die Endanwender müssen sich für die richtige Kombination entscheiden.
Das Chaos durchschauen
Die Endanwender in der Industrie sind bereits von der Notwendigkeit von IIoT-Daten überzeugt, um ihre Bemühungen bei der Betriebsoptimierung, der Gewinnung von Systemeinblicken und der Durchführung proaktiver Wartung zu unterstützen. Betriebsanlagen gibt es jedoch in allen Größen, Typen und Altersklassen. Jede IIoT-Lösung muss daher flexibel und anpassungsfähig genug sein, um auf alle Arten von Datenquellen zugreifen zu können.
Die meisten Datenquellen befinden sich an den relativ unwirtlichen Industriestandorten, wo extreme Hitze, Kälte, Stöße und Vibrationen jede Art von digitalen Geräten zerstören können. Typische Verbraucher- oder kommerzielle IT-Geräte wie PCs funktionieren in diesen Umgebungen nicht lange, und diese Standorte haben in der Regel nur begrenzte Unterstützung durch IT-Personal. Die typische Lebensdauer von IT-Geräten beträgt etwa drei Jahre, was nicht zu den Systemen der Betriebstechnik (OT) passt, die weitaus länger – manchmal Jahrzehnte – laufen müssen.
Weltklasse-IPCs, wie die im RXi2-Portfolio von Emerson, sind so konzipiert und streng getestet, dass sie tatsächlich 100 % Leistung über den gesamten spezifizierten Betriebsbereich liefern, ohne auf Drosselung oder andere Zugeständnisse angewiesen zu sein.Emerson
Industrie-PCs sind weit verbreitet, aber die Realität ist, dass einige Benutzer in der Praxis feststellen, dass viele IPCs einfach nicht die versprochene Leistung, Zuverlässigkeit oder Langlebigkeit liefern. Ein Teil der Schuld liegt hier bei den Testverfahren, die möglicherweise zu optimistisch oder zumindest nicht aggressiv genug sind. Ein weiterer Aspekt ist, dass viele industrielle Anwender Hardware-Skalierbarkeitsoptionen benötigen, die auf typischen PCs oder sogar IPCs einfach nicht verfügbar sind.
IIoT-Installationen erfordern auch viele Arten von OT-zentrierter Software. Diese Software kann zwar separat erworben werden, aber die Auswahl so vieler Produkte, ihre Abstimmung auf die richtigen Hardwarekonfigurationen und die Verwaltung mehrerer Anbieter hat auch ihre Nachteile. Die Möglichkeit, den Kauf von IPC-Hardware und -Software bei einem Anbieter zu kombinieren, vereinfacht den Bestellvorgang, reduziert den Aufwand für die Installation und Anwendungsentwicklung sowie die erforderliche Wartung und bietet einen einzigen Verantwortungspunkt.
Built for OT
Bei der Entwicklung von IPCs der Weltklasse werden Design, Tests und die Anforderungen der OT-Branche genau berücksichtigt. Ein Hauptanliegen ist die lüfterlose Konstruktion der IPCs mit sorgfältigen Kühlkörperanordnungen zur Vermeidung von Hot Spots und zur Förderung optimaler Wärmeleitpfade zur äußeren Umgebung. Dies gilt nicht nur für Primärkomponenten wie CPUs, sondern auch für oft vernachlässigte Sekundärkomponenten wie SSDs.
Auch andere subtile Design- und Testüberlegungen kommen ins Spiel. Ein Qualitäts-IPC sollte auch nach dem Null-Drossel-Prinzip entworfen werden, was bedeutet, dass die thermische Bewertung bei einer 100 %igen Leistungsbewertung angegeben wird. Einige IPCs beanspruchen einen erweiterten Temperaturbetriebsbereich, drosseln aber möglicherweise die CPU, um dies zu erreichen. IPCs sollten unter Null-Luftstrom-Bedingungen getestet werden, um reale Schaltschrankinstallationen nachzuahmen, aber einige IPCs können nach weniger strengen Standards getestet werden, oft mit simuliertem Luftstrom.
Unternehmen mit umfassender OT-Erfahrung wissen besser als IT-Unternehmen, wie man Produkte und Lösungen entwirft, die einzigartige OT-Anforderungen erfüllen. OT-zentrierte IPCs werden für einen verlängerten Lebenszyklus/Lebensdauer gebaut und unterstützt und werden auch nach der Produktreife noch fünf Jahre lang unterstützt. IPC-Upgrades und -Erneuerungen sind so weit wie möglich auf Kompatibilität mit älteren Modellen ausgelegt, insbesondere in Bezug auf Formfaktoren und Schnittstellen. Die meisten OT-Benutzer sind besser bedient, wenn sie aus einigen wenigen Alternativen bekannter Konfigurationen auswählen, um die Bestellung und Lagerhaltung zu vereinfachen, und dieses Konzept erstreckt sich auch auf die Softwarebeschaffung.
Loaded for Big Game
IPCs eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, aber es gibt viele typische Rollen und zugehörige Software-Suites für IIoT-Anwendungen, die auf IPCs gehostet oder gebündelt werden könnten, um den Wert für die Endbenutzer zu erhöhen, wie zum Beispiel:
IIoT. Eine kuratierte Gruppe von Open-Source-Software-Tools, die eine sichere und kontrollierte Umgebung bieten, für deren Implementierung kein IT-Fachwissen erforderlich ist. Diese Tools ermöglichen es OT-Nutzern, Daten mit verschiedenen Protokollen zu sammeln und Algorithmen zu entwickeln, um den Zustand von Maschinen zu erkennen und Erkenntnisse zur Verbesserung ihrer Abläufe zu gewinnen.
Visualisierung. Jüngste Entwicklungen in diesem Bereich umfassen die Verwendung von Vorlagen, Assistenten und anderen Funktionen, mit denen Benutzer intuitive und interaktive Anzeigen entwickeln können, die lokal oder als Webansichten mit jedem Gerät angezeigt werden können, das einen Webbrowser unterstützt.
Gateway. Ausgestattet mit der richtigen Datenserver-Software und Protokollen wie OPC UA, MQTT und anderen Protokollen, die für die Verbindung zu Datenquellen benötigt werden, kann ein IPC als Konnektivitäts-Engine für Datenerfassungs-, Server- und Logger-Aufgaben arbeiten. Diese Rolle ist für die Unterstützung übergeordneter SCADA-, MES- und ERP-Anwendungen oder für die Einrichtung von Cloud-Konnektivität unerlässlich.
Analytik. Während ein IPC im Grunde genommen für alles programmiert werden kann, gibt es OT-spezifische Analysesoftwarepakete mit Standardfunktionen und Assistenten für die Erfassung von Echtzeit-Produktionsdaten und die Ermittlung von Leistungskennzahlen (KPIs), die Gesamteffektivität der Ausrüstung, die Berechnung von Maschinenstillstandszeiten, die Verfolgung der Produktion, die Terminplanung und mehr.
Fernüberwachung. Viele der vorangegangenen Softwarefunktionen beinhalten einen Aspekt der Fernüberwachung. IPCs können mit Web-Client-Technologie arbeiten, um einen sicheren Fernzugriff auf die Anwendungen mit browserbasierter HTML5-Technologie auf jedem Remote-Gerät oder mit nativen mobilen Anwendungen zu ermöglichen. Diese Fernansichten können Visualisierungen, Webberichte und analytische Dashboards umfassen.
Es gibt viele Arten von Endbenutzern. Einige entscheiden sich für den Kauf von „Bare Metal“-IPCs, auf denen noch nicht einmal ein Betriebssystem installiert ist, so dass sie ihre Konfigurationen mit genau der erforderlichen Mischung aus kommerzieller und/oder proprietärer Software zusammenstellen können. Aber auch einige erfahrene Endbenutzer bevorzugen vielleicht einen schlankeren Ansatz, bei dem der IPC mit dem Betriebssystem und vielleicht anderen Anwendungen vorinstalliert ist, eine Option, die von einigen auf OT spezialisierten IPC-Experten angeboten wird.
OEM Edge
Gebaut für industrielle Installationen, aber mit PC-Funktionen ausgestattet, können IPCs kleine Daten aus allen Arten von unterschiedlichen Quellen an den schwierigsten Randstandorten sammeln. Die Rechenleistung der IPCs ermöglicht es ihnen, durch Vorverarbeitung große Datenmengen zu erzeugen. Dies dient auch dazu, die Datennutzlast von IIoT-Implementierungen zu minimieren und die Effizienz der Speicherung/Weiterleitung von Informationen zu verbessern, die für Verbindungen mit geringer Bandbreite erforderlich ist.
Industrielle Endanwender und OEMs können durch die Standardisierung auf einen OT-basierten Anbieter von IPC-Lösungen Effizienzgewinne erzielen. Ein IPC, auf dem die richtigen Software-Suiten laufen, eignet sich gleichermaßen für den Einbau von IIoT-Funktionen in neue Systeme aller Art oder für Nachrüstungen. Der IPC muss jedoch robust gebaut sein und die für den OT-Betrieb erforderliche Leistung, Haltbarkeit und Langlebigkeit aufweisen.
Silvia Gonzalez ist Leiterin der Lösungsentwicklung für den Geschäftsbereich Machine Automation Solutions von Emerson. Sie ist verantwortlich für die Erstellung, Entwicklung und Förderung von lösungsorientierten Ansätzen, um die Herausforderungen der Endbenutzer in eine verbesserte Betriebsleistung umzusetzen.
Nishita Palkar ist Senior Product Manager des Industrie-PC-Portfolios für Emersons Geschäftsbereich Machine Automation Solutions. In dieser Funktion leitet sie das globale Produktportfolio und die Produktstrategie für die Industrie-PCs von Emerson.