图片来源：西门子
作者 | Kristen Quasey
随着工厂车间技术的扩展，利用额外的计算能力是必要的。先进的自动化控制和机器仿真提供了竞争优势，但需要巨大的处理能力和内存，而传统PC系统通常不具备。
下一代制造业的革命已经来临，为了在这场工业革命中实现更大的投资回报和竞争优势，企业领导者们需要规划如何进行战略扩张，最重要的是如何处理好他们的数据。
机器视觉、人工智能（AI）、机器学习、自动化、工业物联网（IoT）传感器和全厂仿真产生了大量数据，必须在工厂车间进行处理和捕获。这些数据可以提供给自动化算法、维护周期或性能报告。工厂中数字化信息的增加需要更多的计算能力来记录数据、与机器交互、允许远程访问并提供对运营的直接洞察，从而为决策提供依据。
扩大生产规模的成本可能很高，制造商已经学会了积极削减开支以保持竞争力。升级现有生产线或将其复制以扩大生产规模，都需要满足现代化工厂相应的计算需求。
一些企业试图在工业环境中通过采用办公环境熟悉的商用级PC组件来降低计算成本。批量生产的商业级PC系统虽然具有较低的前期价格，但长期成本却大幅增加。这种折衷方案无法应对恶劣的环境、缩短的组件寿命以及较低的固有计算能力和可扩展性。
专用的工业PC系统通过冗余降低了系统故障风险。工业PC的设计旨在显著延长组件在工业环境中的使用寿命，并可抵抗灰尘、高温、寒冷和潮湿等恶劣环境。
01
减少停机时间
在工业环境中，生产停机始终是一个重大问题。现代工厂的系统故障意味着生产可能陷入停顿，导致成本增加和订单履行延迟，从而导致财务损失并破坏客户关系。最近几年物流链故障频发，许多依靠准时制生产和无缝运营来略微增加利润的制造商，因停产、缺乏原材料或关键部件以及长期停工而受到严重损害。对一些企业来说，由于经营环境的意外变化而造成的损失远远超过了准时制运行所节省的边际成本的累积价值。
避免停机风险意味着评估现在做出的决策将如何影响未来几年的生产，并确保有适当的计划来降低任何风险。商用PC产品线的可用性因需求而异。机器学习任务和其他处理密集型计算需求通常在高性能图形处理单元（GPU）上计算。
在游戏、加密货币挖矿和数据科学等不同行业的推动下，对GPU的空前需求给依赖先进计算能力的工业应用带来了重大挑战。短缺抬高了价格并阻碍了采购的进度。
如果商业级PC的关键组件在生产中出现故障，它还是否可用？响应速度有多快？工业PC供应商拥有支持工业需求的内置流程，包括硬件合作伙伴关系，以确保制造商不受限于商业供应链。
▲基于图形处理单元的工业PC可用于AI推理应用，包括视觉检测、缺陷检测、预测性维护和自动导引车。
02
工业PC环境中的网络安全
网络安全是降低停机风险的另一个重要考虑因素。随着工厂对远程访问的开放程度越来越高，以及更多机器集成到物联网中，它们变得很容易受到网络攻击。漏洞或黑客攻击会危及敏感数据和知识产权，甚至导致生产流程遭到破坏。
工业PC系统在设计时充分考虑了工业网络安全需求，提供默认安全的安装，并将强大的用户访问控制集成到现有的工厂安全和定期安全补丁中。商业PC组件在安装和定期维护后需要对强大的网络安全措施进行额外投资，以降低网络风险并确保这些关键系统的持续可靠性。
03
安全地扩大工厂生产规模
在开发新机器或添加需要额外计算能力的功能时，工业环境中的决策者应考虑应用设计的工业PC 解决方案。保持竞争力需要最新的技术，而这种技术需要先进的处理能力。
使用大规模生产的计算解决方案虽然能降低短期成本，但可能会导致长期风险。工业PC供应商提供比商业系统更高的标准功能，其内存和处理功能也可以针对应用进行定制。定制工控机系统在组装时对每个组件都进行了严格的测试，以确保没有缺陷或不合格的部件会导致间歇性故障或寿命短于预期。工业PC系统还可以集成特定AI和仿真应用通常需要的高级处理能力。
工业PC可提供长期可用性，这对于一致性和遗留系统的支持至关重要，而商用PC通常会经历快速的硬件和软件更改，这使得长期兼容性成为一项挑战。工业条件还加速了商用硬件组件的磨损，需要频繁更换并产生额外的维护成本。
面向工业应用的PC解决方案的部署需要考虑数十年的时间，而不是短短几个月或几年。安全的零部件供应链是工业环境中运营稳定性和竞争力的关键指标。虽然商用PC可以立即节省成本，但高昂的维护费用加上长期停机风险，使得企业有必要对工业PC进行战略性投资。
对未来场景的整体了解对于规划新机器和扩展现有操作至关重要。如果生产系统的关键计算机处理硬件出现故障，维修会是什么样子，时间范围是什么？使用普通的商用PC组件需要进行组装、配置和现场测试，然后才能进行维修。定制的、特定于应用的工业PC解决方案经过测试、配置和交付，随时可以安装。与工业PC供应商合作意味着您拥有一个供应链合作伙伴，而不是任由各种供应商随意采购关键零件。
随着制造行业的进一步数字化，每年都会做出更多增加计算需求的决策。了解满足这些计算需求的复杂性，包括当前的技术需求和长期的支持考虑，对许多企业未来的成功至关重要。
关键概念：
■ 了解工业环境中使用的PC中组件故障的停机风险。
■ 选择专为满足恶劣环境和严苛要求而设计的工业 PC 解决方案，可确保工业应用所需的长使用寿命。
思考一下：
如何通过工业PC提高工厂的计算能力？
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▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2024年7月刊《聚焦机器自动化》栏目：工业PC如何满足未来工厂计算需求的复杂性？
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