Iegultās sistēmas rūpnieciskajā inženierijā: rūpnīcu automatizācijas slēptais šķērslis

Kā iegulto sistēmu inženierijas izaicinājumi kavē industriālās automatizācijas un vadības sistēmu attīstību

Plaisa starp iecerēm un industriālās automatizācijas ieviešanu

Industriālā automatizācija joprojām ir viena no mūsdienu ražotāju galvenajām stratēģiskajām prioritātēm visā pasaulē. Uzlabotā robotika, mākslīgais intelekts un savienotās sistēmas sola ievērojamu produktivitātes pieaugumu. Tomēr faktiskā ieviešana rūpnīcās ražošanas nozarē ir ļoti nevienmērīga. Piemēram, nesenie nozares ziņojumi liecina, ka 80% ASV ražotņu joprojām trūkst pat pamata automatizācijas. Turpretī vairāk nekā 90% vadītāju uzskata viedo ražošanu par būtisku turpmākajai konkurētspējai. Tādējādi starp korporatīvo stratēģiju un ieviešanu ražotnēs pastāv milzīga plaisa.

Mūsdienu rūpnīcu automatizācijas apslēptā aparatūra

Inženieri bieži vien pievērš lielu uzmanību tādām pamanāmām automatizācijas tehnoloģijām kā robotizētās rokas un redzes sistēmas. Tomēr šo sarežģīto risinājumu darbība pilnībā ir atkarīga no pamatā esošās iegultās aparatūras un zema līmeņa programmatūras. Sensoriem efektīvi jāapkopo reāllaika dati visā ražošanas līnijā. Kontrolieriem ātri jāapstrādā signāli, lai koordinētu mantotās DCS un modernās PLC platformas. Turklāt malas skaitļošanas iekārtām uzticami jāveic apjomīgi mākslīgā intelekta uzdevumi. Tāpēc reāllaika apstrādes, kiberdrošības un mantoto sistēmu integrēšanas apvienojums sistēmu izstrādātājiem rada milzīgus inženiertehniskus šķēršļus.

Iegulto sistēmu inženieru trūkuma novēršana

Specializētu iegulto sistēmu inženieru trūkums ievērojami kavē industriālās automatizācijas attīstību. Lai izstrādātu uzticamas rūpnīcu automatizācijas sistēmas, jāpārzina aparatūras projektēšana, mikrokontrolleri, iegultais Linux un pielāgoti ierīču draiveri. Nesenās nozares aptaujas liecina, ka 65% iegulto tehnoloģiju uzņēmumu ir grūtības atrast kvalificētus izstrādātājus. Tāpēc ražošanas uzņēmumiem ir jārēķinās ar paaugstinātām izstrādes izmaksām un ilgākiem projektu termiņiem. Turklāt inženieru komandām bieži neizdodas veiksmīgus automatizācijas risinājumus attīstīt tālāk par sākotnējiem laboratorijas prototipiem.

Ražošanas paātrināšana ar modulārām System on Module platformām

Modulārā skaitļošanas arhitektūra piedāvā praktisku risinājumu iegulto sistēmu inženierijas šķēršļiem. Modulis System on Module (SOM) apvieno galvenos procesorus, atmiņu un barošanas pārvaldību vienā ražošanai gatavā platē. Tāpēc inženieriem nav no jauna jāizstrādā sarežģītas ātrdarbīgas skaitļošanas shēmas. Tā vietā sistēmu integratori var uzstādīt validētas SOM platformas uz pielāgotām nesējplatēm, kas paredzētas konkrētām vadības sistēmām. Tādējādi šī modulārā pieeja ievērojami samazina izstrādes riskus un paātrina laišanu tirgū.

Stratēģiski ieteikumi nākotnes prasībām atbilstošu vadības sistēmu izstrādei

Veiksmīgai rūpnīcu automatizācijai ir nepieciešama stabila arhitektūra, pirms tiek ieviesti progresīvi mākslīgā intelekta modeļi vai autonomie roboti. Inženierijas vadībai jau agrīnā posmā jāizvērtē malas skaitļošanas prasības, deterministiskā darbība reāllaikā un ilgtermiņa drošības uzturēšana. Profesionālajā pieredzē esmu novērojis, ka pārāk daudzas rūpniecības komandas izšķērdē būtiskus resursus, no jauna izstrādājot standarta skaitļošanas platformas. Tā vietā inženieru komandām vajadzētu izmantot iepriekš validētus aparatūras moduļus. Tādējādi izstrādātāji var koncentrēt savas tehniskās zināšanas uz patentētiem vadības algoritmiem un konkurētspējīgām programmatūras funkcijām.

Modulāro iegulto sistēmu praktiskie lietojuma scenāriji

Modulārā iegulto sistēmu arhitektūra paaugstina efektivitāti reālos apstākļos dažādos rūpnieciskās automatizācijas lietojumos. Pirmkārt, iegulto sistēmu moduļi (SOM) nodrošina viedas mašīnredzes vārtejas, kas bez aizkaves pārbauda ātrgaitas ražošanas līnijas. Otrkārt, modulārie kontrolleri savieno mantotos PLC tīklus ar modernām mākoņanalītikas platformām. Treškārt, kompaktie malas skaitļošanas datori tieši skarbos rūpnieciskos apstākļos izpilda reāllaika prognozējošās apkopes algoritmus. Tādējādi ražotāji ātri pārvērš izmēģinājuma projektus mērogojamās, uzņēmuma līmeņa ražošanas sistēmās.