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用第 11 代 Intel® Core™ Testbed 加速建立 PoC

Next generation, smart factory, IIoT trends for manufacturing

儘管難以置信,但工業 4.0 的概念已問世 10 年之久。這個概念最早是由德國政府在 2011 年的漢諾威工業博覽會提出,作為將製造電腦化的長期策略。

十多年後,工業 4.0 概念的進展如何?

嵌入式運算技術領導廠商 Kontron 產品管理總監 Reiner Grübmeyer 表示:「一直以來不乏技術成本降低以及製程改良方面的大肆炒作。」「尤其在基於成本考量的前提下,大家都希望改良並簡化安裝,但同時也想改變生產時間。」

他接著表示:「一切進程都變得愈來愈快。」「但是另一方面,控制得宜一向是必要條件,而且目前有幾項公認的標準其實無法快速被打破。」簡言之,我們還得再接再厲,才能全面實現十多年前工業 4.0 對於成本、效率和可靠性的承諾。Grübmeyer 認為原因在於「技術尚未完全即時。」

型塑智慧工廠的未來

在 Grübmeyer 看來,「即時」是指利用簡單安裝和簡易工具示範,亦即用淺顯易懂的方式說服工業 4.0 技術的內部與外部客戶。

一直以來,達成這項目標的最佳方式之一,就是利用原型或概念驗證(PoC)。然而,誠如他所言,目前沒有任何統一的配置工具能簡化整合工業 4.0 各式各樣元件的過程。

為了因應這個情況,Intel® 與 Kontron 正聯手打造次世代智慧工廠(NGSF)測試平台,這種工業技術示範儀,提供了自行以內部部署方式建立 PoC 所需的一切元素。在 2020 年 Intel® 工業高峰會首度亮相的完整 NGSF 測試平台,採用不同的無線標準、乙太網路時間敏感網路(TSN)交換器、工業電腦及伺服馬達,作業一律採行 OPC UA Publisher Subscriber 通訊協定。

使用者可以將預建 NGSF 測試平台的幾個部分與自家解決方案混搭,然後在成熟的作業中工業 4.0 安裝環境驗證特定使用案例。測試平台的設計採用現成的 Intel 技術支援硬體平台,例如 Kontron 嵌入式迷你電腦,但同時也整合 Intel® OpenVINO 工具阻這類最佳化解決方案,以及 Intel® Edge Controls for Industrial 這類作業網路協調軟體。

「開發 NGSF 的目的是為了將所有 Intel 技術整合於單一測試平台。」Intel 物聯網事業群軟體應用工程師 Walfred Tedeschi 表示。「所有工業元素在測試平台內都有相對應的環節:協調、Hypervisor、邊緣人工智慧與堆疊等。」

舉例來說,Grübmeyer 表示物聯網架構需要兩個關鍵功能,即時融合式網路以及工作負載整合,兩者都是由第 11 代 Intel® Core 嵌入式處理器支援。全新的物聯網導向處理器包含這些功能,例如:

  • 儘可能減少企業與作業網路抖動與延遲的 Intel® Time Coordinated Computing(Intel® TCC)。
  • 硬體輔助虛擬化與加速,讓多重混合關鍵性工作負載得以在相同的裝置同時執行。
  • 結合 Essential Design Package(Intel® FSEDP)的功能安全(FuSa)設計要素,可簡化產業標準遵循的程序。

工業 4.0:即將在您附近的 IPC 登場

既然工業作業人員隨時可取得現成的 PoC 建構環境,那麼距離工業 4.0 部署關鍵數量計畫期是否又更近了一步?答案視您心目中的關鍵數量而定。

對 Grübmeyer 來說,NGSF 這類測試平台讓大家得以一窺工業系統的未來,也就是說,這些系統的作業方式會比較像消費電子產品,愈來愈不像傳統的工業裝置。多虧了採用支援工作負載整合之高效能處理器的嵌入式控制器,未來將愈來愈朝軟體定義的方向發展。

Kontron 技術員表示:「這是軟體定義工業系統願景的一個步驟,這套系統擁有幾乎無所不能的平台,只要在上面安裝應用程式便大功告成。」「我們有可預測維護。我們有物件辨識。但在我心目中,更長期的目標是利用簡易操作的電腦,讓用途交換能靈活彈性又簡單。」

桌上型工作站如何徹底改變企業價值鏈、在單一工業電腦執行多個高價值應用程式,能夠讓智慧工廠的優勢從點部署擴大至整個供應鏈。姑且不論其他優勢,NGSF 這類 PoC 測試平台問世可讓工業作業人員得以調校實作、估量投資報酬,並且在最佳時機展開數位轉型。

Grübmeyer 表示:「現在他們有達成這項目標的密技了。」「他們瞭解工業 4.0 正在發揮效果,而且複雜度不高。這樣一來,距離它在現場推出又更近了一步。」

作者簡介

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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