Вградено инженерство: Скритото тясно място в заводската автоматизация

Как предизвикателствата пред инженерството на вградени системи възпрепятстват индустриалната автоматизация и системите за управление

Разминаването между амбициите и внедряването на индустриалната автоматизация

Индустриалната автоматизация остава основна стратегическа цел за съвременните производители по света. Усъвършенстваната роботика, изкуственият интелект и свързаните системи обещават значително повишаване на производителността. Реалното внедряване в заводите обаче показва съществени различия в производствения сектор. Например последни отраслови доклади сочат, че в 80% от производствените предприятия в САЩ все още липсва базова автоматизация. За разлика от тях над 90% от ръководителите смятат, че интелигентното производство е от ключово значение за бъдещата конкурентоспособност. Така между корпоративната стратегия и внедряването в заводите се отваря огромна пропаст.

Скритият хардуер зад съвременната фабрична автоматизация

Инженерите често се съсредоточават основно върху видими технологии за автоматизация, като роботизирани ръце и системи за машинно зрение. Тези сложни решения обаче разчитат изцяло на базовия хардуер за вградени системи и софтуера на ниско ниво. Сензорите трябва ефективно да събират данни в реално време по цялата производствена линия. Контролерите трябва бързо да обработват сигналите, за да координират остарелите DCS и съвременните PLC платформи. Освен това периферните компютри трябва надеждно да се справят с голямо натоварване от задачи с изкуствен интелект. В резултат съчетаването на обработка в реално време, киберсигурност и интеграция с наследени системи създава сериозни инженерни препятствия за разработчиците на системи.

Преодоляване на недостига на специалисти по вградени системи

Недостигът на специалисти по вградени системи забавя сериозно напредъка на индустриалната автоматизация. Създаването на надеждна фабрична автоматизация изисква задълбочени познания по хардуерен дизайн, микроконтролери, Embedded Linux и разработване на специализирани драйвери за устройства. Последни проучвания в бранша показват, че 65% от фирмите за вградени технологии срещат трудности при наемането на квалифицирани разработчици. В резултат производствените компании се сблъскват с завишени разходи за разработка и удължени срокове на проектите. Освен това инженерните екипи често не успяват да приложат успешно концепциите за автоматизация в по-голям мащаб отвъд първоначалните лабораторни прототипи.

Ускоряване на производството с модулни платформи System on Module

Модулната изчислителна архитектура предлага практично решение на затрудненията при разработката на вградени системи. Системният модул (SOM) обединява основните процесорни блокове, паметта и управлението на захранването върху една готова за производство платка. Затова инженерите не е нужно да проектират от нулата сложни високоскоростни изчислителни схеми. Вместо това системните интегратори могат да монтират валидирани SOM платформи върху персонализирани платки-носители, съобразени с конкретните системи за управление. Така този модулен подход значително намалява рисковете при разработката и ускорява излизането на пазара.

Стратегически насоки за изграждане на устойчиви на бъдещето системи за управление

Успешната фабрична автоматизация изисква солидна архитектура, преди да бъдат внедрени усъвършенствани модели с изкуствен интелект или автономни роботи. Ръководителите на инженерните екипи трябва още в началото да оценят нуждите от периферна обработка, изискванията за детерминирана работа в реално време и дългосрочната поддръжка на сигурността. Според професионалните ми наблюдения твърде много индустриални екипи пилеят ценни ресурси, като разработват отново стандартни изчислителни платформи. Вместо това инженерните екипи трябва да използват предварително валидирани хардуерни модули. Така разработчиците могат да съсредоточат техническата си експертиза върху собствени алгоритми за управление и конкурентни софтуерни функции.

Практически сценарии за приложение на модулни вградени системи

Модулната вградена архитектура повишава ефективността в реални условия в различни приложения за индустриална автоматизация. Първо, вградените SOM модули задвижват интелигентни шлюзове за машинно зрение, които проверяват високоскоростни производствени линии без забавяне. Второ, модулните контролери свързват наследени PLC мрежи със съвременни облачни аналитични платформи. Трето, компактните периферни компютри изпълняват алгоритми за прогнозна поддръжка в реално време директно в тежки индустриални условия. Така производителите бързо превръщат пилотните програми в мащабируеми производствени системи от корпоративен клас.