پیشرفت در رایانه های تعبیه شده صنعتی برای کارخانه های هوشمند

رایانه های تعبیه شده صنعتی به ستون فقرات کارخانه های هوشمند مدرن تبدیل شده اند و ادغام و برقراری یکپارچه سازی و ارتباط بین ماشین ها و سیستم های مختلف را تسهیل می کنند. این رایانه های قوی برای مقاومت در برابر محیط های سخت صنعتی ضمن ارائه عملکرد قابل اعتماد و قدرت پردازش بالا طراحی شده اند. با پیشرفت در فناوری ، رایانه های تعبیه شده مدرن به ویژگی هایی مانند پردازش داده های زمان واقعی ، قابلیت محاسبات لبه و گزینه های اتصال پیشرفته مجهز هستند و آنها را در تلاش برای فرآیندهای تولید کاملاً خودکار و کارآمد ضروری می کند.

رایانه های تعبیه شده چیست؟

رایانه های جاسازی شده دستگاه های محاسباتی تخصصی هستند که برای انجام توابع اختصاصی در سیستم های بزرگتر طراحی شده اند. بر خلاف رایانه های شخصی استاندارد ، رایانه های تعبیه شده به طور معمول در سایر دستگاه ها یا دستگاه ها مانند تجهیزات صنعتی ، دستگاه های پزشکی یا الکترونیک مصرف کننده ادغام می شوند. آنها با اندازه جمع و جور ، راندمان انرژی و طراحی ناهموار آنها مشخص می شوند و آنها را برای استفاده در محیط های مختلف از جمله آنهایی که دارای دمای شدید ، رطوبت بالا یا لرزش قابل توجهی هستند ، مناسب می کند.

این رایانه ها اغلب برای اطمینان از پردازش به موقع و قطعی در سیستم عامل های زمان واقعی (RTO) کار می کنند. آنها برای انجام وظایف خاص مانند دستیابی به داده ها ، کنترل یا ارتباطات برنامه ریزی شده اند و به طور معمول برای کار مداوم و بدون مداخله انسانی طراحی شده اند. رایانه های تعبیه شده در طیف گسترده ای از برنامه ها ، از کنترل فرآیندهای تولید تا مدیریت سیستم های انرژی و نظارت بر شرایط محیطی استفاده می شوند.

کارخانه های هوشمند چیست؟

کارخانه های هوشمند نمایانگر نسل بعدی تولید هستند که با ادغام فن آوری های پیشرفته و رویکردهای داده محور برای بهینه سازی فرآیندهای تولید مشخص می شوند. این کارخانه ها از اینترنت اشیاء (IoT) ، هوش مصنوعی (AI) و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ استفاده می کنند تا سیستم های بهم پیوسته ایجاد کنند که بتوانند در زمان واقعی ارتباط ، تجزیه و تحلیل و عمل بر روی داده ها انجام دهند. هدف اصلی کارخانه های هوشمند تقویت بهره وری عملیاتی ، کاهش هزینه ها و بهبود کیفیت محصول از طریق افزایش اتوماسیون و تصمیم گیری هوشمند است.

در یک کارخانه هوشمند ، ماشین آلات و تجهیزات مجهز به سنسورها و رایانه های تعبیه شده هستند که داده ها را برای تجزیه و تحلیل به یک سیستم مرکزی جمع آوری و انتقال می دهند. این داده ها می تواند شامل اطلاعات مربوط به عملکرد دستگاه ، شرایط محیطی و معیارهای تولید باشد. الگوریتم های پیشرفته و ابزارهای AI سپس این داده ها را برای شناسایی الگوهای ، پیش بینی مسائل بالقوه و توصیه اقدامات بهینه پردازش می کنند. به عنوان مثال ، الگوریتم های تعمیر و نگهداری پیش بینی می توانند داده ها را از ماشین آلات تا پیش بینی تجزیه و تحلیل کنند که یک مؤلفه احتمالاً شکست بخورد و امکان نگهداری فعال و به حداقل رساندن خرابی را فراهم می کند.

علاوه بر این ، کارخانه های هوشمند بر انعطاف پذیری و مقیاس پذیری تأکید می کنند و تولید کنندگان را قادر می سازد تا به سرعت با تغییر تقاضای بازار و نیازهای تولید سازگار شوند. این سازگاری از طریق خطوط تولید مدولار و تنظیم مجدد حاصل می شود ، جایی که ماشین ها و فرآیندهای مختلف می توانند به راحتی یکپارچه یا اصلاح شوند. استفاده از روبات های مشارکتی (کبوت) و روبات های موبایل مستقل (AMR) نیز به چابکی کارخانه های هوشمند کمک می کند ، زیرا این روبات ها می توانند در کنار اپراتورهای انسانی کار کنند و به صورت پویا در اطراف کارخانه حرکت کنند.

مزایای استفاده از رایانه های تعبیه شده در کارخانه های هوشمند چیست؟

رایانه های جاسازی شده نقش مهمی در عملکرد کارخانه های هوشمند دارند و چندین مزیت را ارائه می دهند که به افزایش کارایی و بهره وری کمک می کند. این مزایا شامل:

پردازش داده ها در زمان واقعی و تجزیه و تحلیل

رایانه های تعبیه شده برای پردازش داده ها در لبه ، نزدیک به منبع تولید داده طراحی شده اند. این توانایی امکان تجزیه و تحلیل فوری و تصمیم گیری را فراهم می کند و زمان لازم برای انتقال داده ها به سرورهای مرکزی یا سیستم عامل های ابری را کاهش می دهد. پردازش داده های زمان واقعی برای برنامه هایی مانند پیش بینی پیش بینی ضروری است ، جایی که بینش به موقع می تواند از خرابی تجهیزات و خرابی پرهزینه جلوگیری کند.

اتصال پیشرفته و قابلیت همکاری

رایانه های تعبیه شده مدرن مجهز به طیف گسترده ای از گزینه های اتصال از جمله اترنت ، Wi-Fi ، بلوتوث و شبکه های سلولی هستند. این تطبیق پذیری آنها را قادر می سازد تا با دستگاه ها و سیستم های مختلف در یک کارخانه هوشمند ارتباط برقرار کنند و ارتباطات یکپارچه و تبادل داده را تسهیل می کنند. علاوه بر این ، بسیاری از رایانه های تعبیه شده از پروتکل های ارتباطی استاندارد پشتیبانی می کنند و از قابلیت همکاری بین ماشین های مختلف و مؤلفه ها اطمینان می دهند.

عملکرد قوی و قابل اعتماد

برای کار در محیط های چالش برانگیز ، رایانه های تعبیه شده برای مقاومت در برابر دمای شدید ، ارتعاشات و سر و صدای الکتریکی ساخته شده اند. ساخت و ساز ناهموار آنها عملکرد قابل اعتماد و حتی در شرایط سخت صنعتی را تضمین می کند و خطر خرابی سیستم و خرابی مرتبط را کاهش می دهد. علاوه بر این ، رایانه های تعبیه شده اغلب دارای طرح های کم مصرف هستند و باعث می شوند که آنها از نظر انرژی و مقرون به صرفه باشند.

مقیاس پذیری و انعطاف پذیری

سیستم های تعبیه شده را می توان به راحتی در بالا یا پایین قرار داد تا نیازهای متغیر یک کارخانه هوشمند را برآورده سازد. معماری مدولار آنها به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا در صورت لزوم مؤلفه ها را اضافه یا حذف کنند و امکان استقرار سریع فناوری ها و فرآیندهای جدید را فراهم می کنند. این مقیاس پذیری به ویژه برای شرکتهای کوچک و متوسط (SME) که نیاز به سازگاری سریع با نوسانات بازار دارند ، مفید است.

مقرون به صرفه

با پردازش داده ها به صورت محلی و کاهش نیاز به انتقال گسترده داده ها ، رایانه های تعبیه شده می توانند هزینه های عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. آنها همچنین نیاز به مراکز داده در مقیاس بزرگ و زیرساخت های مرتبط را به حداقل می رسانند و بیشتر به صرفه جویی در هزینه کمک می کنند. علاوه بر این ، طول طولانی مدت و نیازهای نگهداری کم سیستم های تعبیه شده ، آنها را به یک انتخاب مقرون به صرفه برای تولید کنندگان تبدیل می کند.

به طور کلی ، ادغام رایانه های تعبیه شده در کارخانه های هوشمند عامل اصلی انقلاب صنعت 4.0 است که تولید کنندگان را قادر می سازد تا در بازار جهانی به سطح بالاتری از اتوماسیون ، کارآیی و رقابت بپردازند.

چگونه کامپیوتر تعبیه شده صنعتی مناسب را انتخاب کنیم؟

انتخاب رایانه تعبیه شده صنعتی مناسب یک تصمیم مهم است که می تواند به میزان قابل توجهی بر عملکرد و قابلیت اطمینان یک کارخانه هوشمند تأثیر بگذارد. در اینجا برخی از عوامل کلیدی که باید هنگام انتخاب یک رایانه تعبیه شده در نظر بگیرید:

الزامات عملکرد

نیاز پردازش ، حافظه و نیازهای ذخیره سازی برنامه مورد نظر را ارزیابی کنید. برای کارهایی که نیاز به پردازش داده های فشرده دارند ، مانند تجزیه و تحلیل زمان واقعی یا یادگیری ماشین ، برای رایانه های تعبیه شده با پردازنده های با کارایی بالا و RAM کافی انتخاب کنید. نوع CPU (به عنوان مثال ، بازو ، x86) و تعداد هسته ها را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که سیستم می تواند بار محاسباتی مورد نیاز را تحمل کند.

شرایط زیست محیطی

محیط عملیاتی را که در آن رایانه تعبیه شده مستقر خواهد شد ، در نظر بگیرید. برای برنامه های کاربردی در دماهای شدید ، رطوبت بالا یا محیط های گرد و غبار ، یک رایانه تعبیه شده ناهموار با رتبه بندی مناسب محیطی (به عنوان مثال ، IP67 برای مقاومت در برابر گرد و غبار و آب ، یا -40 درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد) انتخاب کنید. اطمینان حاصل کنید که این سیستم دارای راه حل های مدیریت حرارتی کافی ، مانند غرق گرما یا طرح های بدون فن ، برای جلوگیری از گرمای بیش از حد است.

گزینه های اتصال

نیازهای اتصال برنامه را ارزیابی کنید. به دنبال رایانه های تعبیه شده با رابط های ارتباطی متعدد مانند اترنت ، Wi-Fi ، بلوتوث و درگاه های سریال باشید تا ارتباط با دستگاه ها و شبکه های مختلف را تسهیل کنید. اطمینان حاصل کنید که این سیستم از پروتکل های صنعتی مربوطه (به عنوان مثال ، Modbus ، Can Bus) برای ادغام یکپارچه با زیرساخت های موجود پشتیبانی می کند.

مقیاس پذیری و انعطاف پذیری

یک رایانه تعبیه شده را انتخاب کنید که به راحتی قابل اندازه گیری و پیکربندی مجدد باشد تا تغییرات آینده در نیازهای تولید را در خود جای دهد. به دنبال سیستمهایی با طرح های ماژولار باشید که امکان افزودن یا حذف قطعات مانند ماژول های I/O ، کارتهای انبساط یا دستگاه های ذخیره سازی را فراهم می کند. این انعطاف پذیری تضمین می کند که سیستم می تواند با تقاضای در حال تحول در بازار و پیشرفت های تکنولوژیکی سازگار شود.

سیستم عامل و پشتیبانی نرم افزار

سیستم عامل و اکوسیستم نرم افزاری را که رایانه تعبیه شده از آن پشتیبانی می کند در نظر بگیرید. برخی از سیستم ها دارای سیستم عامل های از پیش نصب شده در زمان واقعی (RTO) هستند ، در حالی که برخی دیگر ممکن است بر روی سیستم عامل های محبوب مانند لینوکس ، ویندوز یا اندروید کار کنند. اطمینان حاصل کنید که سیستم عامل انتخاب شده با برنامه مورد نظر سازگار است و ابزارهای توسعه قوی ، کتابخانه ها و پشتیبانی از برنامه های شخص ثالث را ارائه می دهد.

مصرف برق

میزان مصرف برق رایانه تعبیه شده را ارزیابی کنید ، به ویژه برای برنامه هایی که نیاز به کار مداوم دارند یا در مکان های از راه دور با دسترسی محدود به منابع انرژی مستقر می شوند. به دنبال طرح های کارآمد با انرژی ، مانند سیستم هایی با پردازنده های کم مصرف یا ویژگی های صرفه جویی در برق مانند حالت های خواب باشید. هزینه کل مالکیت ، از جمله هزینه های انرژی را هنگام ارزیابی مقرون به صرفه بودن سیستم در نظر بگیرید.

انطباق و گواهینامه ها

اطمینان حاصل کنید که رایانه تعبیه شده با استانداردها و گواهینامه های مربوط به صنعت ، مانند CE ، FCC ، UL یا ROHS مطابقت دارد. این گواهینامه ها نشان می دهد که سیستم با کیفیت ، ایمنی و نیازهای زیست محیطی خاص مطابقت دارد. رعایت استانداردهای صنعت برای برنامه های کاربردی در بخش های تنظیم شده مانند مراقبت های بهداشتی ، خودرو یا هوافضا از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

اعتبار و پشتیبانی فروشنده

یک کامپیوتر تعبیه شده را از یک فروشنده معتبر با سابقه اثبات شده در صنعت انتخاب کنید. عواملی مانند تجربه فروشنده ، پشتیبانی مشتری ، ضمانت نامه و در دسترس بودن منابع فنی را در نظر بگیرید. پشتیبانی قابل اعتماد از فروشنده برای عیب یابی ، نگهداری و به روزرسانی های آینده ضروری است.

با ارزیابی دقیق این عوامل ، تولید کنندگان می توانند یک رایانه تعبیه شده را انتخاب کنند که نیازهای خاص آنها را برآورده کند و به اجرای موفقیت آمیز ابتکارات کارخانه هوشمند کمک کند.

پایان

رایانه های تعبیه شده صنعتی اجزای ضروری کارخانه های هوشمند مدرن هستند و باعث تغییر و تحول در تولید از طریق اتوماسیون پیشرفته ، اتصال و تصمیم گیری داده می شوند. این سیستم های قوی و همه کاره پردازش داده های زمان واقعی ، ادغام یکپارچه دستگاه های متنوع و عملکرد قابل اعتماد در محیط های صنعتی را به چالش می کشند. با استفاده از مزایای رایانه های تعبیه شده ، تولید کنندگان می توانند به سطوح بالاتری از کارآیی ، انعطاف پذیری و رقابت دست یابند و خود را در خط مقدم صنعت 4.0 انقلاب قرار دهند. با پیشرفت فناوری ، نقش رایانه های تعبیه شده در شکل دادن به آینده کارخانه های هوشمند فقط مهم تر می شود و فرصت های مهیج برای نوآوری و رشد در بخش تولید ارائه می دهد.