الشركات المزودة لمتحكمات الحافة Edge Controller Providers

يتبع نموذج حوسبة الحافة نهجًا لتنفيذ خدمات معينة بحيث تكمل حلول الحوسبة السحابية المركزية. فهي كما ذكرنا يمكن لهذه البنية أن تعزز خصوصية البيانات وتقليل زمن انتقالها عبر الشبكة. تقدر قيمة سوق الحوسبة العالمية من 3 إلى 18 مليار يورو حتى عام 2023، كما أن النظام الدولي لحوسبة الحافة الذي يأخذ الخصائص الأوروبية في الاعتبار سيفيد أيضاً جميع مجالات التطبيقات الصناعية.

يهدف الاتحاد الأوروبي للحوسبة الطرفية (EECC) المخطط له إلى دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة والكبيرة في أوروبا وجميع أنحاء العالم لاعتماد التقنيات ذات الصلة مع التركيز على زيادة الربط بين التقنيات التشغيلية الحقلية(OT) مع تقنيات المعلومات والاتصالات (ICT). وتتمثل مهمتها في دفع تبني نموذج حوسبة الحافة للعمل ضمن بيئة صناعية ودخول أسواق الأتمتة الصناعية. وستركز على استخدام الحلول والمعايير والمبادرات القائمة والمساهمة فيها لضمان تلبية الاحتياجات والمتطلبات الصناعية على النحو الأمثل.

لذلك تشمل أهداف هذه المبادرة الى وضع مواصفات نموذج معماري مرجعي لحوسبة الحافة (EECC RAMEC)، وتطوير مجموعات التكنولوجيا المرجعية (EECC Edge Nodes)، وتحديد الفجوات والتوصيات بأفضل الممارسات من خلال تقييم الأساليب ضمن سيناريوهات متعددة (EECC Pathfinders)، وتشجيع المبادرات والترويج لها. يرحب الاتحاد بالتعاون مع المزيد من الشركاء الذين يشاركون في عمل قطاعات الرقمنة.

فيما يلي سنستعرض مجموعة من الشركات وبيان آخر ما أنتجته من حلول تتعلق بحوسبة الحافة.

شركة سيمنز Siemens

 تسعى شركة Siemens إلى تحسين عملية الإنتاج للشركات العالمية من خلال توفير أدوات الرقمنة Digitization لمراقبة أدوات الإنتاج، حيث وفرت لعملائها الحلول التكنولوجية الرقمية والمادية المطلوبة.

حافة SINUMERIK

Siemens SINUMERIK Edge هي إحدى منصات سيمنز Siemens Industrial Edge التي يتم فيها منح المستخدمين إمكانية الوصول إلى جميع بيانات آلاتهم الصناعية بسرعة تصل ل 1000 قيمة متحول في الثانية لحوالي 100 متحول.

تم إنشاء هذه المنصة على أمل زيادة إنتاجية الآلات وتحسين جودة الإنتاج من خلال المعالجة الذكية للبيانات وزيادة إمكانيات الآلات والمساعدة في تبسيط وانسيابية عمليات الإنتاج، بالإضافة لتوفير تحديثات للميزات المتعلقة بالأمان عند الاتصال بالشبكات السحابية وتسمح هذه المنصة لمطوري الآلات من تطوير تطبيقاتهم الخاصة ومشاركتها عبر المنصة.

تتكون المنصة من ست نقاط رئيسية وتشمل الآلة بجميع مكوناتها، البيانات المتدفقة، MindSphere (خدمة حلول انترنت الأشياء)، السيرفر، نظام إدارة الحافة، تطبيقات الحافة.

MindSphere هي خدمة تقديم حلول خاصة بإنترنت الأشياء الصناعية IIOT وتعتبر النقطة المركزية لإدارة أجهزة الحافة SINUMERIK Edge والتي تضمن تحديث الأجهزة والعمليات باستمرار، تحتوي على واجهات مختلفة لتحليل بيانات الآلة وإرسالها إلى الآلة أو الى السحابة.

تطبيق Analyze MyMachine / Condition

يعتبر هذا التطبيق من تطبيقات منصة سيمنز Siemens SINUMERIK Edge الذي يتيح للمستخدمين التعرف على الحالة الراهنة لعمل الآلة المستخدمة.

للقيام بذلك تعمل المنصة على جمع بيانات بتردد تحصيل عال وذلك لإنشاء بصمة ميكانيكية خاصة لأداة الآلة. توفر هذه البصمة معلومات بحالة الآلة وحاجتها للصيانة أو تعرضها للتآكل والتلف. يتيح ذلك للمستخدمين إجراء الصيانة اللازمة للآلة حسب الحاجة وتحقيق أعلى أداء وفاعلية للآلة.

يهدف أيضاً هذا التطبيق الى التخفيف من وقت التوقف المحتمل وفقدان الإنتاجية، يمكن مراقبة حالة أداة الآلة ومقارنتها بالكشف عن الحالة المرجعية الأساسية للانحرافات الحرجة في أدائها في وقت مبكر. تشمل المعلومات التي يمكن جمعها وتقييمها مثل الاحتكاك والمتانة والحرارة وغيرها وذلك من خلال بارامترات القياس المتوفرة ضمن الآلة.

تطبيق MindSphere

خلال أي عملية إنتاجية هناك عدة بارامترات تحكم على جودة هذه العملية مثل جودة المنتج النهائي وكفاءة الآلة في عملية الانتاج وسرعة ومرونة الإنتاج وغيرها من المعايير. يوفر تطبيق MindSphere التكميلي الجديد عملية تحليل البيانات الواردة من تطبيق MyMachine / Condition وذلك للمساعدة في زيادة الإنتاجية من خلال استخدام الرقمنة الحديثة وفاعليتها.

شركة ايمرسون EMERSON

شركة ايمرسون EMERSONهي شركة أمريكية متعددة الجنسيات توفر المعدات الإلكترونية وأنظمة البرمجيات والخدمات لعملائها في الأسواق السكنية والتجارية والصناعية. أعلنت الشركة مؤخرًا عن إطلاق منصة الحافة الصناعية PACEdge.

توفر هذه المنصة قابلية التوسع والاتصال مفتوح المصدر، أطلقت ايمرسون اضافة لهذه المنصة حاسوب PACSystems RXi2-BP edge لتحسين معالجة الرقمية للبيانات المنتجة ضمن بيئة صناعية. تساعد المنصة على تقليل البيانات الصناعية عن طريق جمع أصغر كمية من البيانات الناتجة عن الحساسات والمشغلات محلياً ضمن الآلة ودون الحاجة الى تركيب أي تجهيزات أخرى الأمر الذي يساعد المشغلين وفرق الصيانة وادارة المصنع والمشرفين على تحليل البيانات عالية الدقة في الزمن الحقيقي وتكامل جميع الأنظمة ضمن المصنع.

منصة PACEdge

تم تصميم منصة IIoT (إنترنت الأشياء الصناعية) الجديدة من ايمرسون لجعل نشر وتداول بيانات التصنيع أكثر كفاءة وسهولة في التعامل اذ إنه يعمل جنبًا إلى جنب مع جهاز حوسبة الحافة لتوفير أفضل تحليلات متطورة لبيانات لعملاء.

يتم تجميع البيانات باستخدام بروتوكولات صناعية مفتوحة مثل OPC UA وMQTT وPROFINET و MODBUS TCP وغيرها. يمكن لجهاز حوسبة الحافة الاتصال بأجهزة التحكم PLC وأنظمة تكنولوجيا العمليات والمعلومات OT للتحليل تدفق البيانات.

أشارت ايمرسون الى أن منصتها PACEdge توفر حلاً كاملاً يمكّن المصنّعين من البدء مباشرة في رحلات التحول الرقمي المطلوبة التي تعمل على تحقيق كامل المرونة والتوافقية المطلوبة الخاصة بهم.

توفر أيضاً هذه المنصة المرونة المطلوبة للمشغلين من خلال ميزة السحب والإفلات وواجهات الويب المضمنة والمرئيات والواجهات المطلوبة لمساعدتهم على إنشاء تطبيقات ولوحات تحكم خاصة بهم. يساعد هذا في تصور وأخذ نظرة شمولية عن جميع البيانات التشغيلية المتعلقة بالحالة الوظيفية للآلة.

تتميز هذه المنصة بتحقيق التكاملية والتوافقية العالية والتحكم والمراقبة والتحليل بالزمن الحقيقي للبيانات وذلك عند استخدامها وربطها مع متحكمات الحافة من شركة ايمرسون، يمكن لتطبيقات التحكم المنطقي أن تكون مدمجة مع منصة PACEdge، حيث تسمح المحاكاة الافتراضية لوحدة المعالجة المركزية متعددة النواة (CPU) بتشغيل تطبيقات مستقلة تمامًا على نفس الجهاز، يمكن أيضاً للمشغلين تشغيل التحليلات واتخاذ القرارات بشكل أسرع دون تعطيل الخوارزمية التحكمية للآلة.

حاسوب الحافة RXi2-BP

يمكن لجهاز كمبيوتر الحافة الصناعي RXi2-BP تشغيل تطبيقات مؤرشفة وتحليل بياناتها واستخدام واجهات التخاطب (HMI) لتحسين سهولة الاستخدام.

يمكن لكل من منصة PACEdge وحاسوب الحافة RXi2-BP من مساعدة الشركات المصنعة في رحلة التحول الرقمي الخاصة بهم من خلال استقبال البيانات وإدارتها وتحليلها واعطاء القرارات المناسبة وادارتها.

يملك هذا الحاسب المواصفات التالية:

AMD Ryzen V1000/R1000 CPU, 2-4 Core, 2.0 - 2.4 GHz base frequency

Fanless operation

Four (optional six) Gigabit Ethernet ports (three with Time SYNC IEEE1588 and 802.1AS).

Optional fiber optic interface.

Optional PCIe Expansion slots.

Patented CPU Passive Cooling Technology enabling operation in -40C to 70C without any CPU performance degradation.

1Mbit MRAM (optional 4Mbit)

DIN rail mounting options

Integrated with PACEdge Software

 شركة هيتاشي Hitachi

تتعاون شركة هيتاشي مع شركة إنتل لتطوير نظم مضمنة تعتمد على الذكاء الصنعي وذلك في سلسلة الحواسب الصناعية المتطورة CE. تملك وحدة المعالجة الجديدة على معالج Intel Atom X7-E3950 وذاكرة 8 جيجابايت (مع ECC) ومحرك أقراص صلبة (SSD) بسعة 64 جيجابايت.

انتشرت في الفترة الأخيرة قفزات كبيرة في عمليات تطوير النظم المضمنة التي تعتمد على الذكاء الصنعي وحوسبة الحافة والحوسبة السحابية وتوضح التطورات في هذه القطاعات الميزة التنافسية التي يمكن أن تكتسبها العمليات الانتاجية الصناعية باستخدام الذكاء الصنعي ومع ذلك أصبح استخدام الخدمات السحابية لوظائف الذكاء الصنعي غير مناسبة بشكل متزايد بسبب زيادة أنشطة الاختراق وفقدان الأمن الالكتروني والحاجة إلى استجابات عالية السرعة وزمن تبادل بيانات منخفض.

على هذا النحو تم تصميم السلسلة الجديدة من التجهيزات حوسبة الحافة التي تتعامل مع خوارزميات الذكاء الصنعي لاستخدامها في البيئات الصناعية. يؤدي نقل خوارزميات الذكاء الصنعي إلى الجهاز الحافة إلى تقليل أوقات الاستجابة وتحسين الأمان.

شهد التعاون بين هيتاشي وإنتل في أن كل شركة تستخدم خبرتها لإنشاء نظام ذكاء صنعي يمكنه تنفيذ خوارزميات الذكاء الصنعي غير الممكنة في التصميمات المضمنة السابقة. استخدمت إنتل معرفتها في معالجة الذكاء الصنعي (باستخدام منصة OpenVINO الخاصة بها)، بينما طبقت شركة هيتاشي قدراتها التصميمية في انجاز الآلات الصناعية نتج عن هذا التعاون آلات وتجهيزات حوسبة الحافة تعمل في البيئات القاسية الصناعية بقوة وجدارة.

لا تعتمد سلسلة حواسب CE على عملية الدمج والتكامل بين العتاد المادي المعتمد على الذكاء الصنعي انما تستفيد من بيئة عمل OpenVINO التي تم تصميمها مسبقاً للعمل مع سلسلة معالجاتIntel Atom CPU.

تسمح بيئة عمل OpenVINO مع معالجات Intel Atom للمهندسين بنشر وتحسين نماذج التعلم العميق DNN والتي يمكن تدريبها على هذه البيئة مع امكانية إنشاء تصاميم باستهلاك منخفض للطاقة وخصائص نقل حراري إيجابية واستجابة.

نظرًا لأن سلسلة CE مصممة للتطبيقات القائمة على الصور فهي تملك إمكانية تحليل الصور ومعالجتها لتمكين إنشاء أنظمة الفحص البصري التلقائي (AOI automatic optical inspection) لفحص الجودة تلقائيًا على خطوط الإنتاج.

التطبيقات الصناعية لسلسلة CE

 يشير التصميم المتين لهذه السلسلة إلى امكانية العمل في معظم البيئات الصناعية (بعيدًا عن الرطوبة العالية والبيئات شديدة الانفجار). من المرجح أن المعالج CE50-10A مصمم للاستخدام في خزائن التحكم حيث توجد مكونات أنظمة تحكم أخرى بما في ذلك وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وتجهيزات الآلة الأخرى. يمكن توصيل المعالج CE50-10A بكاميرات مختلفة (إما من خلال اتصال شبكة أو USB) بالإضافة إلى الاتصال مع المتحكمات PLCs للسماح لها بالتحكم في عمليات الإنتاج.

يمكن للمستخدم تدريب خوارزميات الذكاء الصنعي على مجموعة نظام صور للتعرف على المنتجات المقبول والغير مقبول منها. إذا تم وضع علامة على منتج ما فيمكن بعد ذلك إعادة توجيه البيانات إلى نظام تحكم ليقوم المهندسون بمراجعتها وتحليل البيانات التي نتج عنها هذه المنتج. يمكن أن يؤدي استخدام اتصال الشبكة مع PLCs المشاركة في عملية الإنتاج إلى السماح لـ CE50-10A بوقف الإنتاج حتى يتم تمرير المنتج الذي تم وضع علامة عليه أو رفضه.

أصبحت ميزة التشخيص البصري AOI ميزة متزايدة الأهمية للأتمتة وخطوط الانتاج لأنها تتيح للعملية التعرف على ما إذا كانت عملية الإنتاج تعمل بشكل صحيح. يمكن أن تكون هذه الميزة القائمة على الذكاء الصنعي قوية بشكل لا يصدق حيث يمكنها التعلم أثناء عملها وتحسين أدائها.

شركة واغو WAGO

صممت أحدث وحدات تحكم بالحافة وأجهزة الحاسوب من WAGO لدعم قدرات الحوسبة السحابية.

شركة واغو WAGO Holding GmbH هي شركة قابضة تقوم بتصنيع أنظمة التوصيل الكهربائي وتكنولوجيا الأتمتة بمختلف مكوناتها بما في ذلك وحدات الدخل والخرج بأشكالها المختلفة وأجهزة الحماية ومكيفات الإشارة والمحولات التيار والجهد وأنظمة التوصيل القابلة للإزالة ومعظم التوصيلات المطلوبة لأنظمة التحكم وغيرها الكثير.

أعلنت شركة WAGO حديثاً عن إطلاق جهاز التحكم الجديد وحاسوب الحافة. تهدف الشركة إلى توفير حوسبة عالية السرعة لمهندسي التحكم ومطوري البرمجيات مع إمكانيات سحابية لتقييم البيانات وتحليلها وتحسين العمليات مع أعلى درجات الأمن للبيانات.

تجهيزات الحافة من واغو:

توفر تجهيزات الحافة من شركة WAGO للعملاء إمكانية معالجة تحليلية متزامنة للبيانات مع توفر متحكم منطقي مبرمج PLC يعمل في الوقت الفعلي وبوابة لتبادل البيانات بين الشبكات الحقلية OT وشبكات تكنولوجيا المعلومات (تكنولوجيا المعلومات) السحابية ومعالجة عالية السرعة للبيانات وتجميع البيانات ضمن السحابة.

قد يساعد استخدام الخدمات السحابية في جمع البيانات للتحليل واعطاء النتائج مما يؤدي إلى تحسين أنظمة الإنتاج لكن ذلك يجبر المهندسين إلى التدقيق في أكوام كبيرة من البيانات وهنا تكمن مهمة أجهزة الحافة التي يد المساعدة في هذه العملية. يمكن لتجهيزات الحافة أن تساعد المهندسين في تقسيم مهمة التنقيب عن البيانات إلى خلايا عمل صغيرة الحجم يمكن إدارتها. تم تصميم جهاز التحكم حاسوب الحافة الجديدين من WAGO لحوسبة الشبكة الذي يسمح للعملاء باستخدام واجهات تخاطب متعددة للاتصال بالأجهزة الحقلية والشاشات من خلال ادارة الاتصال مع السحابة.

متحكم الحافة من واغو WAGO's New Edge Controller:

تجمع وحدة التحكم في الحافة WAGO's Edge بين جهاز حاسوب يعمل بنظام التشغيل لينكس Linux ومتحكم منطقي قابل للبرمجة PLC في جهاز واحد. تتميز وحدة التحكم بمعالج Cortex-A9 رباعي النواة ARM (Advanced RISC Machines). تم تصميم معالجات ARM بحيث تكون جميع وظائف المعالج على شريحة واحدة. عندما يتم تصغير مجموعة التعليمات الخاصة بالمعالج يسمح ذلك بتنفيذ أوامر المعالج خلال دورة واحدة فقط وتقليل استهلاك الذاكرة.

يمكن استخدام جهاز التحكم في الحافة لتنفيذ تطبيقات التحكم التي يتم استخدام المتحكم المنطقي PLC فيها بالتوازي مع التطبيقات المفتوحة المصدر. يمكن للمهندسين استخدام تطبيقات بلغات السلم أو اللغة النصية ladder diagram or structured text لتطبيقات التحكم التقليدية. تستخدم وحدة التحكم برنامج WAGO's e! COCKPIT الهندسي الذي يعتبر بيئة تحكم بالزمن الحقيقي للتحكم الصناعي التي تدعم الأدوات المستندة إلى نظام تشغيل Linux.

تتميز وحدة التحكم في الحافة أيضًا بمنفذ CANopen ومنفذين USB 2.0 ومنفذ USB-C ومنفذ تسلسلي RS232 / 485 قابل للبرمجة وفتحة بطاقة microSD ومنفذ HDMI ومنفذين إيثرنت 10/100 ميغابت / ثانية. يوفر هذا دعمًا للعديد من بروتوكولات Fieldbus الحقلية وبروتوكولات انترنت الأشياء الصناعية IIoT بما في ذلك MODBUS و Ethernet /TCP IP و EtherCAT و BACnet و MQTT و OPC UA و Sparkplug.

حاسوب الحافة من واغو WAGO's Edge Computer:

يسمح حاسوب الحافة الصناعية من واغو WAGO للعملاء بتثبيت وتشغيل تطبيقاتهم المختارة مثل Node RED ، أو Grafana Docker Containers أو تطبيقات الحافة مفتوحة المصدر والخدمة السحابية ، وخدمات امازون السحابيةAWS (Amazon Web Services) IoT  Greengrass.

يتوفر الحاسب بذاكرة وصول عشوائي 4 أو 8 جيجا بايت ويأتي بذاكرة فلاش 64 جيجا بايت. يمكن توسيع ذاكرة الكمبيوتر باستخدام بطاقة ذاكرة SSD HDD. يعمل بمعالج ATOM رباعي النواة ويأتي مع نظام تشغيل Debian Linux.

يمكن لمهندسي التحكم وخبراء الأتمتة ومطوري البرمجيات من استخدام حاسوبWAGO لتشغيل تطبيقات تعليم الآلة machine learning والتي تتضمن معالجة بيانات مكثفة ويمكن لهذا الحاسب أيضًا تشغيل تطبيقات من شركات خارجية Third Party.

شركة فينيكس كونتاكت phoenix contact

أطلقت شركة فينيكس كونتاكت الألمانية متحكمات الحافة الخاصة بها والذي يأتي ضمن سلسلة المتحكمات PLCnext Control -الذي يعمل على سد الثغرة الحاصلة بين المتحكمات الحقلية والتطبيقات والشبكات عالية المستوى.

تجمع وحدات التحكم EPC 15xx من شركة فينيكس كونتاكت بين المتانة المطلوبة للحواسب الصناعية مع تكنولوجيا التصنيع الحديثة التي تدعمها متحكمات PLCnext مما يوفر القدرة على تطوير حلول ذكية مطلوبة لإنترنت الأشياءIoT، هذا يساعد في سد الفجوة بين عالم التكنولوجيا الحقلية (تكنولوجيا العمليات OT) و (تكنولوجيا المعلوماتIT).

يتمتع هذا الجهاز بتصميم حاسب صناعي IPC متين في غلاف معدني بالكامل وتبريد سلبي بدون مراوح، ويتميز بسهولة الاندماج في البنى التحتية لتكنولوجيا المعلومات والاتصال على المستوى الحقلي باستخدام تقنية PLCnext وتقليل وقت التطوير المطلوب والتوفير باستخدام أدوات التطوير المثبتة مسبقًا مثل Node-RED. يتمتع أيضاً بإدارة بسيطة وآمنة عبر أداة إدارة متكاملة قائمة على الويب. يدعم في عمليات البرمجة والاعداد اللغات عالية المستوى فهو مبني على نظام تشغيل لينكس Linux.