Stecker am PC, Bild: © xiaoliangge - Fotolia.com

Industrie PCs müssen in der Industrie 4.0 immer neue Aufgaben übernehmen. Dafür werden die Rechner immt flexibler und robuster mit einer steigenden Rechenleistung. Bild: © xiaoliangge - Fotolia.com

Es hat sich in den letzten Jahren einiges in der IPC-Technik getan. Zahlreiche Trends wie Miniaturisierung, Visualisierung und Industrie 4.0 verändern die Ansprüche an den Industrie-PC nachhaltig. Robuster müssen sie sein, flexibler, immer zuverlässiger und noch mehr Rechenleistung bringen. Bei aktuellen Prozessorgenerationen kommt die Performancesteigerung nicht durch eine erhöhte Taktfrequenz, sondern durch eine erhöhte Anzahl an Kernen zustande.

Raimund Ruf, Bild: B&R
Raimund Ruf, Business Manager HMI bei B&R. Bild: B&R

Raimund Ruf, Business Manager HMI bei B&R: „Auf dem Markt haben sich neue Technologien wie PCI Express und Serical ATA etabliert. Zudem gibt es laufend neue Prozessorgenerationen mit mehrLeistung.“

Neben einer hohen Rechenleistung ist aber auch die Flexibilität bei Unternehmen stark gefragt, erklärt Fabio Innocenti, Product Manager Industrial PC bei Beckhoff: „Multicore-Technologie sowie die Modularisierung von Maschinensteuerungen stellen wesentliche Merkmale der IPC-Entwicklung dar. Durch seine Flexibilität entfallen auf den IPC immer mehr Aufgaben, für die dieser eine zunehmende Rechenleistung bereitstellen muss.“

Eigenschaften, die der IPC auch braucht. Denn die Konkurrenz der Smart Devices rückt immer weiter in die Industrie vor. Das hat vor allem mit dem Trend zur webbasierten Visualisierungssoftware zu tun. Axel Gustafson und Tommy Hakansson von Beijer Electronics dazu: „Die IPCs stehen heute vor neuen Konkurrenzprodukten. Der Trend zur webbasierten Visualisierungssoftware reduziert die Abhängigkeit von Windows-Betriebssystemen und öffnet somit Geräten wie Smartphones und Tablets den Zugang zum industriellen Einsatz.“ Flexibilität und mehr Rechenleistung heißen also die Herausforderungen von heute.

Herausforderungen von gestern und heute

Harald Behnstedt, Bild: ICP
Harald Behnstedt, Geschäftsführer ICP Deutschland. Bild: ICP

Gleichzeitig gelten aber auch noch die Anforderungen von gestern weiter. Harald Behnstedt, Geschäftsführer ICP Deutschland: „Die Herausforderungen von gestern sind auch die Herausforderungen von heute.“ So müssen IPCs immer noch robust genug für harte Einsatzbedingungen wie Vibrationen, Umgebungstemperaturen und das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten sein. Hinzu kommen Langzeitverfügbarkeit und Langlebigkeit der IPC-Systeme.

Behnstedt: „Wichtig ist auch, den Spagat zu meistern, bewährte Standards bei Schnittstellen und Bussystemen mit den neuesten Technologien wie etwa Chipsätzen in Einklang zu bringen.“

Aufgrund der erhöhten Rechenleistung ist der IPC für Big Data besser gerüstet. Ob große Datenmengen allerdings im Rechner direkt an der Maschine verarbeitet werden, hängt von der jeweiligen Anwendung und davon ab, ob die Daten schnell beispielsweise für die Produktionsqualität analysiert werden müssen. Innocenti von Beckhoff: „Es kommt darauf an, welche Daten für welchen Zweck generiert und gesammelt werden.“ So könnten Prozessdaten lokal gesammelt und analysiert werden, während Datenmengen von mehreren Maschinen sinnvollerweise in die Cloud gehen.

Daten werden lokal und in der Cloud verarbeitet

Axel Gustafson und Tommy Hakansson, Bild: Beijer Electronics
Axel Gustafson und Tommy Hakansson von Beijer Electronics. Bild: Beijer Electronics

Auch die Experten von Beijer Electronics sind der Meinung, dass es in Zukunft eine Kombination aus beidem sein wird: lokale Verarbeitung und Verarbeitung in der Cloud. Heutzutage werden die meisten Daten allerdings noch lokal verarbeitet, sagt ICP-Geschäftsführer Behnstedt: „Aus unserer Sicht werden die meisten Daten noch vor Ort, entweder dezentral oder in der eigenen privaten Cloud, verarbeitet. Das liegt unter anderem an den Anbindungsmöglichkeiten an die Cloud, an der zur Verfügung stehenden Bandbreite, dem Datenvolumen, der Security, den Firmenrichtlinien in Bezug auf Datenweitergabe oder der Echtzeitanforderung der Anwendung.“

Welche Daten der Kunde also wo speichern und verarbeiten lassen will, hängt allein von ihm ab. Viele der IPC-Hersteller wie B&R oder Beckhoff bieten ihren Kunden durch nötige Netzwerk-Schnittstellen beide Möglichkeiten an.

Grenzen der IPC-Technik

Flexibel, robust, leistungsstark – der IPC-Technik scheint heute keine Grenzen gesetzt zu sein. Aber gibt es im Moment wirklich keine Grenzen für den Industrie PC?

Hier sind sich die befragten Experten uneins. Grenzen auf Hardwareseite sieht Raimund Ruf von B&R: „Systemgrenzen sind in jedem Fall die Baugröße und die Kühlung. Je mehr Schnittstellen ein PC-System aufweisen soll, desto mehr physikalischen Platz benötigen die Interfaces.“

Die Kühlung sehen die Experten von Beijer Electronics auch als Schwachpunkt an. „Die Kühlung von CPUs ist auch immer noch ein limitierender Faktor für einige robuste Anwendungen, bei denen die Drosselung von CPUs die Gesamtleistung auf ein inakzeptales Niveau verringert“, sagen Gustavsson und Hakansson. Außerdem sehen beide Einschränkungen auf Seite der Betriebssysteme. Das resultiere aus den Technologieentwicklungen im Consumer-PC-Bereich. Doch neben kleinen Schwachstellen stellt sich den Herstellern eher die Frage, welche Aufgaben noch zusätzlich von IPCs übernommen werden können.

Blick in die Zukunft

„Die Herausforderung besteht darin, ein geregeltes Lifecyclemanagement über viele PC-Generationen sicherzustellen, um immer neueste Technologie im Produktportfolio anbieten zu können“, sagt Ruf von B&R. Neueste Technologie für die Industrie 4.0. Denn hier warte eine Menge neuer Aufgaben für IPCs. Ruf: „Für Industrie 4.0 sehen wir vor allem die Anforderung, PC-Systeme möglichst genau an die jeweilige Applikation anzupassen.“

Fabio Innocenti, Bild: Beckhoff
Fabio Innocenti, Product Manager Industrial PC bei Beckhoff. Bild: Beckhoff

Das scheint auch bei anderen Herstellern ein großes Thema zu sein. Innocenti von Beckhoff: „Es wird eine größere Bandbreite von Produkten nötig werden. Die Skalierbarkeit der Produkte muss es den Kunden ermöglichen, kompakte Industrie-PCs in der Peripherie einzusetzen, aber auch zentrale, hochperformante Steuerungen als Grundlage für verschiedenste Aufgaben. Das Produktportfolio wird sich also entwickeln, der Aufbau der einzelnen IPCs bleibt jedoch gleich.“

Weitere neue Aufgabengebiete sehen Gustafson und Hakansson von Beijer Electronics auch auf die IPCs zukommen. Nicht nur die Maschinendarstellung und Echzeit-Analytik wird dann von Bedeutung sein, sondern der IPC wird auch Aufgaben im Zusammenhang mit dem digitalen Modell der physikalischen Einheit wie Simulation, Virtualisierung und Selbstoptimierun übernehmen. „Dies sind ressourcenaufwendige Aufgaben, die mehr Verarbeitungsleistung sowie mehr grafische Leistung erfordern.“ Laut Behnstedt von ICP wird auch eine einfache Cloud-Anbindung immer öfter gefordert.

Ein ganzes Bündel an Dingen, die Industrie-PCs in Zukunft in der Industrie erfüllen müssen. Sollten die Hersteller auch diese Anforderungen und Probleme lösen können, könnte sich der Industrie-PC zum wahren Multitalent der Industrie 4.0 mausern. hei