Komputery przemysłowe, komercyjne i hybrydowe

Gdy inżynierowie podejmują decyzję, jakiego typu komputer zakupić do obsługi produkcji, biorą pod uwagę wiele istotnych czynników.

Mason Cooley powiedział: „Nasze najważniejsze decyzje podejmujemy wtedy, kiedy myślimy o czymś zupełnie innym”. Biorąc pod uwagę powody, z których inżynierowie kupują komputery takiego, a nie innego rodzaju, można by pomyśleć, że Mason Cooley jest kimś w rodzaju inżyniera zajmującego się produkcją. Ale nie jest – jest aforystą, czyli kimś, kto obmyśla dowcipne, zwięzłe stwierdzenia o życiu. I choć jego zawód niewiele ma wspólnego z techniką, jego przesłanie doskonale pasuje do inżynierów wybierających i kupujących komputery.

Podczas podejmowania decyzji, jaki komputer wybrać – komercyjny, gotowy czy też niezwykle wytrzymały komputer przemysłowy, albo hybrydę (patrz: Opcje łączone – hybrydy), trzeba wziąć pod uwagę czynniki zewnętrzne, które będą na niego wpływać, jak również jego możliwości techniczne. Najważniejsze z czynników zewnętrznych to: 1. środowisko, w jakim będzie używany komputer, 2. całkowity koszt praw własności oraz 3. ogólne cele firmy.

 

Czynnik #1: Zastosowanie

– Dzisiaj ludzie szukają komputerów, które będą wykonywać ściśle określone zadania, będą pracować w specjalnych środowiskach 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu, będą montowane w specjalny sposób oraz podłączane do różnych systemów sieciowych i systemów wyświetlania – mówi Edward Boutilier, prezes i dyrektor zarządzający firmy Stealth Computers (Ontario, Kanada). – Takie są właśnie wymagania, z którymi dawniej inżynierowie nie mieli do czynienia.

     Opcje łączone – hybrydy

     Ostatnio wiele zamieszania powstało wokół rynku komputerów, których nie da się w prosty sposób przyporządkować ani do kategorii przemysłowej, ani komercyjnej. Niektórzy nazywają te komputery „lekkimi komputerami przemysłowymi”, inni mówią o nich „hybrydy”. W obu przypadkach oferty sprzedawców w tym segmencie znacznie się różnią – począwszy od systemów komercyjnych z umiarkowaną dawką uodpornienia, do systemów zaprojektowanych do pracy jako cienki klient (thin client), zabezpieczających jedynie niektóre częoeci.

     Firma Clear Cube (USA) pasuje do drugiego przykładu, oferując system składający się z procesorów przemysłowych (blade CPU), znajdujących się w centrum danych podłączonym przez standardowe okablowanie Cat5 do C/Portu, który dostarcza CPU połączeń oraz funkcji wymaganych w komputerze biurowym. C/Port jest mniej więcej wielkooeci kasety VHS, a znajduje się w obudowie NEMA. Rick Hoffman, wiceprezes do spraw opracowania produktu, mówi, że produkt Clear Cube kosztuje 30–40% więcej niż komputer komercyjny.

     Duża częoeć kosztów jest związana z wprowadzaniem komputerów do oerodowiska produkcyjnego, a często dotyczy obudów NEMA. – Rozmawialioemy ostatnio z pracownikami GM, oni wydają około 15 tys. USD na obudowy NEMA, w które potem wkładają PC za 700 USD – mówi Rick Hoffman.– Blade CPU kosztuje od 1500 do 2000 USD z całym zainstalowanym oprogramowaniem.

     Firma Broadax Systems (USA) oferuje komputery, które pasują bardziej do kategorii hybryd – lekkich komputerów przemysłowych. Edward Shih, wiceprezes do spraw marketingu, mówi: – Zapewniamy systemy w standardzie ATX (komercyjna płyta główna), które można unowoczeoeniać przy użyciu częoeci komercyjnych, i pasywne płytki montażowe (typowa architektura przemysłowych PC) wyposażonych w maksymalnie dziesięć slotów umożlliwiających elastyczne konfiguracje. Nasze systemy można konfigurować dowolnie, w zależnooeci od podstawy montażowej (chassis).

Wymagania inżynierów różnią się bardzo w zależności od środowiska pracy. W niektórych przypadkach komputer sterujący ma się znajdować w szczelnie zamkniętym pomieszczeniu (lub w specjalnej obudowie), gdzie kwestie środowiskowe nie będą stanowiły problemu. W innych przypadkach może zaistnieć potrzeba umieszczenia komputerów w pobliżu maszyn, gdzie będą musiały wytrzymać zupełnie inne warunki. Na skutek tego zastosowanie obudów klasyfikowanych według standardów amerykańskiej narodowej organizacji zrzeszającej producentów artykułów elektrycznych (National Electric Manufactures Association – NEMA), które mają na celu zabezpieczanie przed szkodliwym wpływem środowiska, jest najważniejsze w przypadku komputerów przeznaczonych do celów przemysłowych. Oprócz standardów NEMA istnieją inne standardy określające odporność na ciecze, kurz, ciepło, wibracje oraz inne zagrożenia.

Wymagające środowisko wielu zakładów produkcyjnych wymusza zastosowanie komputerów przemysłowych lub komputerów specjalnie przystosowywanych do pracy w przemyśle.

– Nie sądzę żeby marki komercyjne nadawały się do tego celu. One po prostu nie są w stanie wytrzymać brudu, wibracji oraz oleju, obecnych w powietrzu przemysłowym – mówi Mike McDermott, inżynier elektryk w firmie Progressive Stamping Inc. (USA). – Ze względu na kwestie środowiskowe musimy co roku wymieniać monitory komercyjne.

 

Rys. Komputery Hewlett-Packard ePC obsługują w zakładach produkcyjnych Lifetime Products druk kodów paskowych oraz system kontroli i zapewnienia jakooeci.

Bryan Murphy, wiceprezes do spraw inżynierii w firmie Kontron America (USA), zachęca do sprawdzenia przed dokonaniem zakupu, gdzie będą umiejscowione urządzenia. – Jeśli dany wyświetlacz ma stać przy piecu, trzeba się dobrze zastanowić. Wyświetlacze z natury gorzej znoszą temperatury ekstremalne. Na przykład, jeśli wyświetlacz ciekłokrystaliczny LCD rozgrzeje się do temperatury 85°C, monitor zgaśnie. A jeśli temperatura będzie za niska, nie będzie nic wyświetlał – mówi Murphy.

Jeśli warunki produkcyjne nie należą do aż tak ekstremalnych, to czy warto płacić więcej za komputery przemysłowe?

– Ogólnie fabryki stają się coraz czystsze i są klimatyzowane, choć nie wszędzie – mówi Ralph Damato, menedżer segmentu w firmie Industrial PC Products, Xycom Automation (USA). – Kupujący ze skłonnością do dokładnego analizowania zakupu są więc przekonani, że można zastosować komercyjny PC. Ale ja odwiedziłem niektóre z tych czystych fabryk, gdzie zainstalowano komputery komercyjne – trzeba było zobaczyć stan filtrów i wentylatorów w tych komputerach – opowiada z lekkim sarkazmem Damato.

– Zanim przeszliśmy na komputery przemysłowe, próbowaliśmy stosować komputery biurowe – mówi John Adams, integrator systemów sterowaniaw firmie SPX Air Gage Co. (USA). – Odkryliśmy, że w sumie wydaliśmy znacznie więcej na podtrzymanie ich sprawności.

Inżynierowie powinni w pełni znać aplikację, która będzie pracować na danym komputerze, aby mieć pewność, że jej specyfikacje odpowiadają środowisku pracy komputera. Równie ważne jest dokładne zrozumienie, czym grozi zdecydowanie się na zastosowanie komputera, który nie dysponuje wszystkimi cechami wymaganymi przez daną aplikację (patrz ramka: Kwestia specyfikacji str. 48).

– Ludzie mają skłonność, by patrzeć najpierw na cenę, a potem podejmować decyzję w oparciu o tę cenę, bo myślą, że będzie taniej – mówi Damato. – Ale w rzeczywistości za niską cenę nie dostają wszystkich niezbędnych parametrów i tak naprawdę rzeczywiste koszty końcowe mogą okazać się
wyższe.

     5 zasad, jakie trzeba poznać przed dokonaniem zakupu

 

Podobnie jak w przypadku każdego zakupu, im lepiej poinformowany klient, tym lepsze zyska warunki końcowe. Mając to na względzie, Craig Resnick z firmy ARC proponuje kilka wskazówek, które pomogą w zakupie właoeciwego komputera.

 

1. Nie należy kupować niczego specjalnego, o zastrzeżonych prawach własności. Trzeba kupić coś, co jest kompatybilne z wieloma systemami.
2. Należy się upewnić, że komputer będzie pracował w sieci przemysłowej.
3. Komputer musi być w stanie wykonać standardowe czynności, takie jak monitorowanie i nadzorowanie danych, ale musi również poprawnie obsługiwać przetwarzanie numeryczne, HMI oraz historiany.
4. Trzeba poznać producenta. Jeoeli firma sprzedająca sama nie wyprodukowała komputera, trzeba wiedzieć, czyje komputery sprzedaje.
5. Kto będzie serwisował urządzenie? Informatykom będzie łatwiej serwisować komputer komercyjny.

 

Czynnik #2: Koszt własności

Jest rzeczą powszechnie rozumianą, że komercyjne pecety mają przewagę nad swoimi przemysłowymi odpowiednikami z dwóch powodów: 1. ich cena jest niższa oraz 2. oferują najnowsze i najbardziej zaawansowane technologie. Ale jak ważne są te kwestie w Państwa sytuacji?

Zakład w Utah (USA), firmy Lifetime Products produkuje składane stoły polietylenowe, a także krzesła i sprzęt do koszykówki. Cała produkcja jest oparta na stosowaniu komputerów Hewlett-Packard, głównie tzw. ePC, czyli komputerów biurowych przeznaczonych do celów firmowych. Pomimo przemysłowego środowiska obecnego w większości zakładów produkcyjnych Lifetime Products, firma nigdy nie stosowała przemysłowych PC głownie dlatego, że są one uważane za kosztowne i mniej wydajne.

John Bowden, główny informatyk w firmie Lifetime Products, mówi: – ePC są dla nas ważne, ponieważ są małe, a całkowity koszt własności jest znacznie niższy niż cena przeciętnego zwykłego PC (początkowy koszt ePC wynegocjowany przez firmę Lifetime wynosi często mniej niż 500 USD). Oprócz tego firma HP daje nam wieczną gwarancję na ePC, a jeśli któryś z nich się psuje, to w ciągu jednej nocy jest wymieniany na nowy. W międzyczasie korzystamy z zapasowych.

Pan Bowden twierdzi, że ePC spisują się dobrze w środowisku produkcyjnym. – Dajemy im standardowe obudowy. Klawiatury i myszy czasami ulegają uszkodzeniom, mamy więc tak podpisane umowy, że pozwalają nam wymieniać je odpowiednio do potrzeb.

Najważniejszym czynnikiem, który zaważył na podjęciu decyzji dotyczącej opcji komercyjnej, był dla firmy Lifetime Product fakt, że rozszerzyła w ten sposób istniejące już środowisko HP. Bowden zaleca rozważenie kosztów długoterminowych poprzez standaryzację. Sugeruje również uwzględnienie w kosztach umów serwisowych.

Brak umów standaryzacyjnych z dostawcą powoduje, że kupujący komercyjne PC jest narażony na zawirowania technologiczne i produktowe typowe dla tego rynku.

produktowe typowe dla tego rynku. – Ciągłe zmiany wpływają na płyty główne komputerów – twierdzi Boutilier z firmy Stealth Computers. – Większość prawdziwych komputerów klasy przemysłowej to komputery o jednej płycie głównej, której cykl trwałości technicznej jest zdecydowanie dłuższy niż płyty komercyjnej.

Płyty główne klasy przemysłowej są nazywane płytami aktywnymi lub płytami ATX. Komputery przemysłowe to zazwyczaj komputery jednopłytowe (single-board computers – SBC) podłączone do pasywnej płyty montażowej (chociaż nie wszystkie komputery przemysłowe to SBC). Oznacza to, że SBC stanowi jedną,zawierającą wszystkie elementy płytę podobną do karty wideo czy innej karty wstawianej, którą podpina się do magistrali. Na magistrali nie ma żadnej elektroniki – cała inteligencja zawarta jest na tej pojedynczej płycie (Single Board).

Boutilier twierdzi, że powodem preferowania architektury jednopłytowej w komputerach przemysłowych jest to, iż w przypadku awarii można w kilka sekund wypiąć SB, natomiast komputer komercyjny trzeba rozmontować, żeby wyjąć płytę główną. – W przypadku komputera jednopłytowego wystarczy zazwyczaj zwolnienie jednej śruby i już wyciąga się całość na zewnątrz, żeby płytę zastąpić nową.

Ponadto SBC mają dłuższy średni czas przedawaryjny i zazwyczaj wytrzymują temperaturę do 60°C. Ale oczywiście ich koszt jest znacznie wyższy, ponieważ płyty przemysłowe nie są produkowane na skalę masową, w przeciwieństwie do płyt głównych komputerów biurowych.

 

Czynnik #3: Cele firmy

Naciski z góry są obecne w każdym rodzaju działalności. Tego typu naciski sprawiły, że w ostatnich kilku latach na produkcji pojawiły się poważne kwestie dotyczące komputerów, począwszy od problemu roku 2000 (Y2K), do ciągle zwiększających swój zasięg kwestii systemów ogólnozakładowych.

Craig Resnick, dyrektor do spraw badań usług doradczych dla produkcji grupy konsultingowej ARC Advisory Group (USA), wierzy, że naciski na produkcję – wymagające przekazywania informacji w górę do systemów ogólnozakładowych – będą się wzmagać wraz z przechodzeniem coraz większej liczby firm na środowisko pracy oparte na współdziałaniu platform produkcyjnych i biurowych.

     Kwestia specyfikacji

     Specyfikacji mogą dotyczyć reklamacje, które trudno udowodnić, ale które mogą wysunąć Państwa zespół przed konkurencję. W świecie komputerów specyfikacje dotyczą tych komputerów, które podobno mają różne parametry i opcje, podczas gdy tak naprawdę opcje te mogą działać jedynie w ściśle określonych, idealnych warunkach.

     – Istnieje kilka firm, które nie spełniają deklarowanych wymogów – twierdzi Bryan Murphy, wiceprezes do spraw inżynierii w firmie Kontron (CA, USA). Radzi, aby dokładnie czytać to, co jest napisane „drobnym druczkiem”, a co wyszczególnia warunki, jakich dotyczą podane specyfikacje. Na przykład, jeoeli komputer będzie używany na wyżej ukształtowanym terenie, trzeba uwzględnić wysokość (rozrzedzenie atmosfery), co będzie miało wpływ na zdolności chłodzenia urządzenia.

     – Okreoelenie, co stanowi podstawę standardu dla komputera przemysłowego jest trudne – mówi Ralph Damato, menedżer segmentu biznesowego w firmie Industrial PC Products, Xycom Automation (MI, USA). – Ale automatyzacja fabryki sprawia, że specyfikacje nagle stają się grą, w której każdy twierdzi, że oferuje takie same parametry, ale nikt nie wykonuje testów, żeby to potwierdzić. Ralph Damato głosi, że sam nie kupi produktu bez sprawdzenia, czy posiada on certyfikat CE lub UL, nawet, jeoeli sprzedawca twierdzi, że produkt posiada takie certyfikaty.

     Główne certyfikaty, których należy poszukiwać, kupując komputery do zastosowania przemysłowego, to: CE, UL, certyfikaty potwierdzające odporność na wstrząsy, wibracje, temperatury oraz certyfikaty NEMA.

 

Ale po wydatkach zalecanych przez działy informatyczne w związku z rokiem 2000 pojawił się zdecydowany opór. – Zalecenia informatyków są często traktowane z powątpiewaniem, a nawet jako objawy z lekka paranoiczne. Produkcja nierzadko uważa wręcz, że informatycy zepsuli wdrażanie korporacyjnych systemów ERP, a teraz przymierzają się do zejścia na produkcję i narobienia tu zmieszania – mówi Craig Resnick.

– Żeby przewidzieć rozwój sytuacji, trzeba się zorientować, kto w firmie gra pierwsze skrzypce – dodaje Resnick. – Czy organizacja jest nastawiona na rezultaty, a produkcja ma dużo do powiedzenia, powoli przesuwając się w górę w hierarchii całego przedsiębiorstwa, czy też grupa informatyczna jest motorem działalności, zdobywając coraz większą kontrolę nad tym, co stosuje się na produkcji?

ARC Advisory Group – www.arcweb.com
Broadax Systems – www.bsicomputer.com
Clear Cube – www.clearcube.com
Kontron – www.kontron.pl
Stealth Computer– www.stealthcomputer.com
Xycom Automation – www.xycom.com