Robuste Industrie-PCs ersetzen herkömmliche Fabrikcomputer

Die moderne Industrielandschaft hat einen bedeutenden Wandel durchlaufen, wobei der Schwerpunkt auf der Integration intelligenter Technologien liegt. Dies erfordert eine neue Klasse von Computerhardware, die auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig funktioniert. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um extreme Temperaturen, Stöße, Vibrationen, Staub, Wasser und Feuchtigkeit.

Berichte haben gezeigt, dass über 85 Prozent der Bürocomputer unter den typischen Vibrationswerten in Fabriken nicht betriebsfähig blieben. Übermäßige Hitze in Industriegebäuden ist ein weiteres wichtiges Problem. Dieselbe Studie ergab, dass 78 Prozent der Verbraucher-PCs bei Hitze in Fabrikhallen über ihre Nennleistung hinaus überhitzt waren. Selbst bei Schocktests mit einer Kraft von 15 Gramm erlitten die meisten Standard-PCs Beschädigungen an internen Komponenten und physische Schäden. Dies führte zu einer beschleunigten Verschlechterung der Komponenten.

All diese Probleme mit herkömmlicher Computerhardware haben weitaus schwerwiegendere Folgen für Branchen in allen Bereichen. In der Fertigung können solche Probleme zu Ausfallzeiten und einer Beeinträchtigung der Betriebsintegrität führen. Branchen berichten, dass ungeplante Ausfallzeiten nicht nur die Einnahmen eines Unternehmens zum Erliegen bringen, sondern auch zusätzliche Kosten verursachen können. Bei großen Herstellern in Branchen mit hohem Durchsatz können die Kosten manchmal bis zu 100.000 US-Dollar pro Stunde betragen.

Während kommerzielle Computersysteme für den Einsatz in Privathaushalten und Büros konzipiert sind, weisen sie in Fabrikhallen, wo die Bedingungen alles andere als kontrolliert sind, eine schlechte Leistung auf. Es besteht eine inhärente Inkompatibilität zwischen den Zielen von Industrie 4.0 und den traditionellen Computersystemen.

Robuste Industrie-PCs für den Einsatz im Außendienst

Robuste Industrie-PCs sind mit einer Kombination aus moderner Rechenleistung und gehärteten Komponenten ausgestattet, die extremen Bedingungen standhalten. Sie zeichnen sich durch eine robuste mechanische Konstruktion aus, die häufig ein abgedichtetes Gehäuse und interne Halterungen umfasst, um die Komponenten vor Stößen und ständigen Vibrationen zu schützen. Dies wird durch die Integration von vibrationsisolierenden Halterungen und Stoßdämpfern erreicht, sodass der PC auch bei Installation auf schweren Maschinen weiterläuft.

Ihre Fähigkeit, in einem breiten Betriebstemperaturbereich zu laufen, wird sowohl durch die Auswahl der Komponenten als auch durch das thermische Design erreicht. Wichtig ist, dass Hersteller von Industrie-PCs Komponenten in Industriequalität (wie CPUs, Speicher, Kondensatoren) verwenden, die für Temperaturen bis zu 70 °C ausgelegt sind. Ein weiterer Faktor für die Funktionsfähigkeit bei solchen Temperaturen ist die Optimierung des Gehäuses und der Kühlsysteme. Viele robuste PCs verfügen über ein lüfterloses Design mit einem Aluminium-Kühlkörpergehäuse mit Kühlrippen zur Wärmeableitung.

Abbildung 1: Der industrielle Pi-PC PPC-CM4-070-D von Chipsee unterstützt eine Eingangsspannung von bis zu 36 V und arbeitet zuverlässig bei 60 °C. (Bildquelle: Chipsee)

Zusätzlich zu ihrer Schutzart IP65/66 für Staub- und Wasserdichtigkeit verfügen Industrie-PCs über Stromversorgungsdesigns, die auch mit unzuverlässigen Stromversorgungsbedingungen an Industriestandorten zurechtkommen. Viele dieser Computer arbeiten sicher in einem breiten Bereich von Gleichstrom-Eingangsspannungen. Eingebauter Überspannungsschutz und Filter schützen vor Überspannungen und elektrischen Transienten. Darüber hinaus sind diese PCs gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI) geschützt.

Strategische Vorteile von Industrie-PCs

Die Betreiber sind stets bestrebt, die Betriebskosten einer Industrieanlage zu minimieren und gleichzeitig die Produktivität und Gewinne zu maximieren. Dies wird zu einem wichtigen Faktor für den Umstieg auf robuste Industrie-PCs, da eine maximale Betriebszeit erforderlich ist. Wie bereits erwähnt, kann jede Minute Ausfallzeit für Industrieunternehmen kostspielig sein und aufgrund von Geräteausfällen jedes Jahr Verluste in Milliardenhöhe verursachen.

Zwar kann jede Maschine aus vielen Gründen ausfallen, doch profitieren Industrie-PCs aufgrund ihrer Konstruktion davon, dass die Auswirkungen von Ausfällen minimiert werden. Viele dieser Computer unterstützen Fernüberwachung und -diagnose. Sie sind außerdem mit Hot-Swap-fähigen Komponenten (wie Laufwerken und Netzteilen) ausgestattet und verfügen in einigen High-End-Modellen sogar über Redundanz. Dieses Design für hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit gewährleistet, dass Probleme schneller behoben werden können.

Abbildung 2: Der Box-PC VL3 UPC 1110 von Phoenix Contact verfügt über ein Aluminium-Außengehäuse für die Hutschienenmontage. (Bildquelle: Phoenix Contact)

In großen Industrieanlagen werden Hunderte von Computern benötigt. Industrie-PCs haben zwar einen höheren Anschaffungspreis, aber ihre Gesamtbetriebskosten über ihre Lebensdauer sind im Vergleich zu handelsüblichen PCs deutlich niedriger. Industrie-PCs sind auf Langlebigkeit ausgelegt und halten oft etwa 8 bis 10 Jahre oder in manchen Fällen sogar noch länger. Neben ihren physischen Vorteilen verfügen Industrie-PCs über Cybersicherheitskontrollen, die Standards wie IEC 62443 entsprechen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass diese industriellen Systeme durch die zunehmende Vernetzung Cyber-Bedrohungen ausgesetzt sind, die gängige Schwachstellen ausnutzen.

Insgesamt sind robuste PCs eine Kombination aus technischen Innovationen, die von einer gehärteten Außenhülle über die interne Anordnung bis hin zu hochbelastbaren Komponenten reichen. All dies führt zu dem einzigen Ziel eines zuverlässigen und kontinuierlichen Betriebs. Diese grundlegende Robustheit ist der Grund, warum sie traditionelle PCs in Fabrikhallen und Industrieanlagen ersetzen.