Hoe een industriële pc kiezen voor slimme productie?

Beoordelen van rekenkracht en AI-rekenbehoeften

CPU-prestaties afstemmen op industriële werkbelastingen

Industriële PC's hebben processoren nodig die een goed evenwicht bieden tussen single-threadprestaties en multi-coremogelijkheden. Bij zware automatiseringstaken, zoals voorspellende onderhoudssystemen en PLC-synchronisatie, kiezen de meeste installaties voor multi-coreopties zoals Intel Core i7 of AMD Ryzen 9 modellen die kloksnelheden boven de 3,5 GHz kunnen behouden. Toepassingen waarbij timing erg belangrijk is, met name dingen als robotbewegingsbesturing, vereisen processoren die in staat zijn om interrupts binnen ongeveer 5 microseconden te verwerken. Deze snelle responstijd zorgt ervoor dat deze systemen betrouwbaar genoeg zijn voor precisieproductieprocessen, waar zelfs kleine vertragingen problemen kunnen veroorzaken.

De rol van GPU en VPU in Edge AI en machinevisie

Grafische verwerkingseenheden die in staat zijn om vier teraflops of meer aan te kunnen, drijven momenteel ongeveer 72 procent van de machinevisiesystemen in moderne slimme fabrieken aan. Deze systemen kunnen in real-time gebreken detecteren met snelheden tot 120 beeld per seconde. Bij minder intensieve AI-taken presteren gespecialiseerde visuele verwerkingseenheden echter beter op het gebied van energieverbruik. Een recente enquête onder fabrikanten van originele apparatuur bevestigt dit: VPUs verlagen het stroomverbruik voor eenvoudigere modellen met ongeveer 40 procent ten opzichte van traditionele GPUs. Denk hierbij aan toepassingen zoals optisch sorteren, waar de rekenvereisten niet zo hoog zijn, maar betrouwbaarheid erg belangrijk is.

Beoordeling van RAM-, opslag- en real-time verwerkingsvereisten

Deze configuratie zorgt voor betrouwbare verwerking van sensorgegevens met hoge doorvoer en ondersteunt real-time besluitvorming aan de rand van het netwerk.

Toekomstige trends: stijgende vraag naar AI-ingeschakelde industriële PC's

Volgens MarketsandMarkets uit 2024 wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor industriële pc's geoptimaliseerd met kunstmatige intelligentie snel zal groeien, met een samengestelde jaarlijkse groei van ongeveer 19,8 procent tot 2030. Deze groei wordt grotendeels aangedreven door de manier waarop bedrijven generatieve AI-technologieën steeds vaker integreren in hun SCADA-systemen. Fabrikanten ontwerpen nu machines van de volgende generatie met geavanceerde vloeistofkoelingsmogelijkheden die geschikt zijn voor krachtige chipsets met een thermisch ontwerp van 350 watt. Deze nieuwe modellen behouden echter wel beschermende behuizingen met IP66-classificatie, waardoor ze perfect geschikt zijn voor extreme industriële omgevingen zoals gieterijen met hoge temperaturen of staalfabrieken die dagelijks blootstaan aan ruwe omstandigheden.

Milieuduurzaamheid en langetermijnbetrouwbaarheid waarborgen

Bestand tegen extreme omstandigheden: temperatuur, trillingen en stof

Industriële PC's moeten blijven functioneren, zelfs wanneer de omstandigheden extreem zijn. We hebben het over temperaturen die kunnen variëren van zo koud als -40 graden Celsius tot een verzengende 85 graden Celsius, plus constante trillingen die soms meer dan 5 Grms bedragen, en dan hebben we het nog niet eens over plaatsen waar veel fijne deeltjes in de lucht zweven. Neem bijvoorbeeld metaalwerkplaatsen. Tests op materialen tonen iets behoorlijk verontrustends aan: ongeveer twee derde van de systemen zonder adequate afdichting raakt na slechts 18 maanden defect omdat stof binnenkomt en problemen veroorzaakt met de geleidbaarheid. Daarom investeren slimme bedrijven serieus in het testen van hun producten volgens militaire normen zoals MIL-STD-810G voor schokken en trillingen, en ISO 15999, die beschrijft hoe goed apparatuur bestand is tegen verschillende soorten deeltjes. Deze tests zorgen ervoor dat deze computers lang genoeg meegaan om correct te functioneren in ruwe omgevingen zoals kolenmijnen, olieplatforms op zee, of overal daar waar gewone apparatuur veel te snel zou uitvallen.

Robuuste ontwerpkenmerken: koeling zonder ventilator en IP65/NEMA-4-classificaties

Thermische managementsystemen zonder ventilator elimineren vervelende bewegende onderdelen die na verloop van tijd verstopt raken. Volgens het Industrial Computing Report uit 2023 vermindert dit ontwerp de storingen met ongeveer 42% op stoffige locaties zoals cementfabrieken, waar traditionele koeloplossingen gewoon niet standhouden. Ook de afdichtingspecificaties zijn belangrijk. Systemen met een IP65-classificatie of die voldoen aan NEMA-4-normen, weerstaan waterstralen en agressieve chemicaliën goed, wat verklaart waarom ze zo goed functioneren in voedselfabrieken en op schepen die goederen vervoeren. En laten we het hebben over duurzaamheid. Deze moderne behuizingen, gemaakt van een combinatie van aluminium en polycarbonaat, gaan veel langer mee dan de meeste alternatieven. We hebben het over apparatuur die meer dan 100.000 uur onafgebroken kan blijven draaien, zelfs bij constante blootstelling aan zoutlucht, waardoor ze praktisch onverwoestbaar zijn onder extreme industriële omstandigheden.

Selectie op basis van operationele levensduur en onderhoudsefficiëntie

De doorslaggevende factor voor de langetermijnbetrouwbaarheid van een systeem is hoe lang componenten meegaan en of ze indien nodig eenvoudig kunnen worden onderhouden. Kies bij industriële PC's voor modellen die minstens 10 jaar beschikbaarheid van componenten garanderen, plus modulaire ontwerpkenmerken zoals hot-swap opslagopties en vervangbare GPU-modules. Dit helpt productielijnen soepel draaiend te houden zonder onverwachte onderbrekingen. Tegenwoordig zijn MTBF-waarden boven de 300.000 uur vrijwel standaard bij serieuze edge AI-implementaties in productiefaciliteiten. Voedingsmiddelenverwerkers profiteren met name van servicepanelen aan de voorkant in modulaire systemen, omdat deze de onderhoudstijd aanzienlijk verkorten tijdens de dagelijkse reinigingscycli, die conventionele apparatuur in dergelijke extreme omgevingen vaak snel doen verslijten.

Maximalisering van connectiviteit en naadloze systeemintegratie

Ondersteuning van diverse I/O-interfacestandaarden voor OT- en IT-convergentie

Het verbinden van operationele technologie (OT) met informatietechnologie (IT) wordt steeds essentiëler voor moderne industriële PCs, die allerlei soorten invoer/uitvoerverbindingen moeten kunnen aansturen. De meeste fabrikanten willen tegenwoordig dat hun apparatuur compatibel is met Profinet-, EtherCAT- en MQTT-protocollen, zodat ze oude machines kunnen koppelen aan nieuwe, cloudgebaseerde analysetools. De beste industriële PCs op de markt zijn uitgerust met 8 tot 16 programmeerbare GPIO-poorten en twee Gigabit Ethernet-controllers. Deze specificaties zorgen voor een vlotte gegevensuitwisseling tussen PLC's en ERP-systemen zonder onderbrekingen. Uit in begin 2024 gepubliceerd onderzoek naar industrieel netwerken blijkt dat bedrijven die gebruikmaken van geïntegreerde I/O-architecturen, hun reactietijden tussen machine en ERP met ongeveer 40 procent hebben verminderd ten opzichte van bedrijven met gescheiden systemen. Dit soort verbetering maakt een aanzienlijk verschil in de dagelijkse bedrijfsvoering.

Hybride netwerken mogelijk maken: bekabeld, draadloos, LoRa en mobiel

Industriële PCs met hoge prestaties blinken echt uit als het gaat om hun hybride netwerkvaardigheden. Deze machines zijn uitgerust met geïntegreerde 5G-modems, WiFi 6E-technologie en Ethernet-poorten die geschikt zijn voor Time-Sensitive Networking (TSN), wat betekent dat ze tegelijkertijd verbinding kunnen maken met lokale sensoren verspreid over bedrijfslocaties én kunnen communiceren met centrale AI-verwerkingseenheden. Bij toepassingen voor afstandsmonitoring gebruiken deze systemen LoRaWAN op de 2,4 GHz-band om responstijden onder de 100 milliseconden te houden, zelfs op afstanden van ongeveer 15 kilometer. Dit bereik is absoluut cruciaal voor toepassingen zoals het monitoren van olie- en gasleidingen of het beheren van nutsnetwerken, waar snelle reacties het meest belangrijk zijn. Uit praktijktests in diverse industrieën blijkt dat apparatuur aangesloten via deze hybride netwerken onverwachte stilstand met ongeveer 29% vermindert. Dit komt doordat operators nu voorspellend onderhoud kunnen uitvoeren op verschillende netwerksegmenten, nog voordat problemen daadwerkelijk optreden.

Toekomstbestendig maken met modulaire uitbreiding en schaalbaar ontwerp

Voor de meeste bedrijven die instappen op de Industry 4.0-trein, is schaalbaarheid van groot belang—ongeveer zeven op de tien bedrijven hechten werkelijk waarde aan dit aspect bij de keuze van hun apparatuur. Daarom kiezen velen voor industriële PCs met PCIe/PCI uitbreidingsposities en montageopties voor DIN-rail. Het modulaire ontwerp helpt echt, omdat bedrijven op deze manier componenten zoals GPU-acceleratoren kunnen upgraden of OPC UA-servers kunnen opzetten zonder al hun bestaande hardware te hoeven demonteren. Wij hebben dit goed zien werken in autofabrieken, waar zij hun eigen specifieke methoden hebben ontwikkeld om deze onderdelen te integreren. En laten we ook niet vergeten de apparaten met hot-swap opslagcompartimenten en eenvoudige toegang tot uitbreidingsmodules. Deze functies verminderen de retrofittingtijd met ongeveer twee derde, volgens sommige sectorrapporten, wat logisch is bij het plannen van toekomstige verbeteringen terwijl de bedrijfsvoering soepel doorgaat zonder grote onderbrekingen.

Softwarecompatibiliteit en industrie-certificeringen verifiëren

Het selecteren van industriële PCs voor slimme productie vereist een grondige validatie van software-ecosystemen en naleving van voorschriften. Deze factoren zorgen voor langetermijn interoperabiliteit en wettig bedrijf in internationale markten.

Het juiste besturingssysteem kiezen: Windows, Linux of real-time besturingssysteem

Bij het kiezen van een besturingssysteem is het van groot belang welke toepassingen moeten draaien en welke ontwikkeltools worden gebruikt. Windows IoT werkt uitstekend met oudere productiesoftware die veel fabrieken nog steeds gebruiken. Aan de andere kant bieden Linux-opties zoals Ubuntu Core ontwikkelaars meer vrijheid om hun eigen automatiseringscode te schrijven. Als het echter gaat om zeer snelle toepassingen waarbij de responstijd onder een milliseconde moet liggen, denk aan robots die onderdelen verplaatsen of machines in real-time besturen, dan zijn realtime besturingssystemen (RTOS) onverslaanbaar. Zij hanteren deze tijdsvereisten beter dan elk ander besturingssysteem op de markt.

Ondersteuning voor containerisatie en edge-orchestratieplatforms

Het gebruik van Docker voor containerisatie in combinatie met Kubernetes voor orchestratie maakt het mogelijk om versiebeheerde updates te implementeren zonder uitvaltijd in live systemen. Platforms aan de edge, zoals Microsoft's Azure IoT Edge of Amazon's AWS Greengrass, vergemakkelijken het veilig implementeren van machine learning-modellen door middel van gedistribueerde netwerkomgevingen. De gehele opzet vermindert de benodigde validatiewerkzaamheden met ongeveer 30-35% in vergelijking met traditionele monolithische architecturen, omdat diensten gescheiden zijn en het terugdraaien van wijzigingen veel eenvoudiger wordt. Deze scheiding helpt teams om dingen sneller te testen voordat ze worden gepubliceerd naar productie.

Inachtneming van conformiteitsnormen: CE, UL, FCC, ATEX en FDA

Bij het implementeren van systemen wereldwijd moeten bedrijven zich houden aan strikte certificeringsregels. De CE-markering geeft aan dat apparatuur correct werkt met andere elektronica in heel Europa. In Noord-Amerika hebben producten UL- en FCC-goedkeuring nodig om te voldoen aan veiligheidsvoorschriften en elektromagnetische interferentie te beheersen. Voor plaatsen waar explosies mogelijk zijn, bewijzen ATEX- en IECEx-certificaten dat apparaten geen gevaarlijke reacties kunnen veroorzaken. Het testen houdt niet op zodra de certificering is verkregen. Fabrikanten moeten nieuwe tests uitvoeren telkens wanneer ze hardwarewijzigingen aanbrengen, gewoon om hun certificering geldig te houden volgens de nieuwste richtlijnen van Aqua Cloud uit vorig jaar. Tegenwoordig staan ongeveer 7 op de 10 productieomgevingen erop dat er een onafhankelijke verificatie plaatsvindt voordat iets in productie wordt genomen. Daarom zijn regelgevingen zoals FDA 21 CFR Part 11 zo belangrijk voor industrieën die met gevoelige materialen werken, met name in de farmaceutische productie waar zelfs kleine fouten later tot grote problemen kunnen leiden.