محاسبات لبه ای در پردازش داده های ابزار: از سیگنال های میدان به بینش های فوری

در عصر صنعت 4.0ابزار صنعتی دیگر جمع آوری کننده داده های منفعل نیستند، آنها گره های هوشمند در یک اکوسیستم گسترده و متصل هستند.از فرستنده های فشار در کارخانه های شیمیایی تا اندازه گیری جریان در تاسیسات تصفیه آب، این دستگاه ها جریان های زیادی از داده های زمان واقعی را تولید می کنند. چالش؟ تبدیل سیگنال های خام به بینش های عملی بدون غرق شدن در تاخیر، هزینه های پهنای باند یا وابستگی به ابر.

اینجاست کهمحاسبات لبه ایقدم می زند، و روش پردازش، تجزیه و تحلیل و عمل بر روی داده های ابزار را تغییر می دهد.

محاسبات لبه ای در زمینه ابزارسازی چیست؟

محاسبات حاشیه ای یعنی پردازش داده هاتا جایی که ممکن است به منبع نزدیک باشد.در خود ابزار، در یک کنترل کننده نزدیک، یا در یک سرور لولای محلی به جای ارسال هر نقطه داده به یک ابر دور.

در دستگاه های صنعتی، این رویکرد امکان می دهد:

• تصمیم گیری در زمان واقعیبدون انتظار برای سفرهای گرد و برگ ابر
• کاهش بار شبکهبا فیلتر کردن و فشرده سازی داده ها به صورت محلی
• افزایش قابلیت اطمیناندر محیط هایی با اتصال ناپایدار
• افزایش امنیتبا نگه داشتن داده های حساس فرآیند در محل

مثال کاربرد 1: نگهداری پیش بینی شده در یک کارخانه پتروشیمی

سناریو:یک تاسیسات پتروشیمی صدها سنسور ارتعاش را روی تجهیزات چرخانده پمپ ها، کمپرسورها و توربین ها کار می کند.شکل موج لرزش خام به یک سرور مرکزی برای تجزیه و تحلیل پخش شد، استفاده از پهنای باند بزرگ

راه حل لبه:یک دروازه لبه نصب شده در نزدیکی تجهیزات اجرا می شودFFT (تحول فوریه سریع)الگوریتم های محلی. آن را تشخیص علائم اولیه از لاغری لباس یا عدم تعادل و تنها ارسالهشدارهای استثناییوداده های روند فشرده شدهبه سیستم مرکزی

تاثیر:

• انتقال داده های کاهش یافته توسطبیش از 90 درصد
• تيم هاي نگهداري هشدارهايي دریافت مي کننددر عرض چند ثانیه
• طول عمر تجهیزات و کاهش زمان توقف برنامه ریزی نشده

مثال کاربرد 2: نظارت بر کیفیت آب در مکان های دورافتاده

سناریو:یک اداره آب شهرداری سطح pH، توربیت و کلور را در ده ها ایستگاه پمپ از راه دور نظارت می کند. اتصال متناوب است و تاخیر در پردازش ابر می تواند ایمنی را به خطر بیندازد.

راه حل لبه:هر ایستگاه PLC (کنترلر منطق قابل برنامه ریزی) با یک ماژول محاسبات لبه ارتقا یافته است.منطق مبتنی بر آستانهومدل های یادگیری ماشینبه طور محلی برای تشخیص ناهنجاری­ها مانند کاهش ناگهانی pH­ها که باعث تنظیم فوری دریچه­ها می­شود.

تاثیر:

• اقدامات اصلاحی فوری بدون انتظار برای دستورات ابر
• انطباق با مقررات سختگیرانه ایمنی آب
• کاهش هزینه های عملیاتی به دلیل کاهش بازدید از سایت

مثال کاربرد 3: تولید هوشمند با کنترل سازگاری

سناریو:در یک خط بسته بندی با سرعت بالا، سنسورهای نوری ابعاد محصول را در میلی ثانیه اندازه گیری می کنند. ارسال تمام اندازه گیری ها به ابر برای تجزیه و تحلیل تاخیر های غیرقابل قبول را ایجاد می کند.

راه حل لبه:یک پردازنده کنار جاسازی شده در سیستم بینایی انجام می دهدتشخیص نقص در زمان واقعیو در حال حرکت دستگاه ها را تنظیم می کند.

تاثیر:

• صفر توقف تولید به دلیل تاخیر در بازرسی
• بهره وری بیشتر و کاهش زباله
• یکپارچه سازی با MES (سیستم های اجرای تولید)

چرا محاسبات لبه ای یک تغییر دهنده بازی برای داده های ابزار است

آینده: معماری های هیبریدی Edge-Cloud

محاسبات لبه ای جایگزین ابر نمی شود بلکه آن را تکمیل می کند.معماری های ترکیبیتحت سلطه خواهد بود:

• لبهبرای کنترل در زمان واقعی، ایمنی و فیلتر کردن
• ابربرای ذخیره سازی طولانی مدت، تجزیه و تحلیل تاریخی و آموزش مدل هوش مصنوعی

برای ابزار صنعتی، این به معنایعملیات هوشمندانه تر، سریع تر و امن تر، جایی که هر سنسور نه تنها یک منبع داده بلکه یک تصمیم گیرنده است.

فکر آخر:ابزارها همیشه چشم ها و گوش های صنعت بوده اند. با محاسبات لبه ای، آنها یک مغز قادر به فکر کردن، تصمیم گیری و عمل در لحظه را به دست می آورند. برای مهندسان، مدیران کارخانه،و استراتژیست های اتوماسیون، این بیش از یک تغییر تکنولوژی است؛ این یک فلسفه جدید کنترل است.