边缘计算——改变了一个公司的商业模式

Posted 2022-09-27 边缘计算社区

E66 公司生产线内的旋转灌装机、封盖机和输送机系统。边缘控制器集成了两条生产线，作为现有 PLC 的监控器， 控制尚未由本地控制系统管理的部件，并管理数据库事务。图片来源：Northeast Automation

作者 | Thomas Coombs

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一些老旧设备的PLC已经过时。边缘计算和I/O设备的部署，有助于加速老旧自动化系统的升级。

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控制系统集成商正在发展如何将边缘计算应用于现有和新应用的经验。边缘设备将计算、通信和分析设备布置在过程的边缘。在较新的架构中，它们甚至可以用作机器或过程的控制器。

 急需升级的老旧设备 

在 COVID-19 疫情发生的最初几个月，为 了应对洗手液的巨大需求，Emerald66 公司 (E66) 在美国俄克拉荷马州的 Seminole 开设了新工厂。除了投资者的资金和空置的厂房之外 一无所有，E66 聘请了 Northeast Automation 公司 (NACI)，来帮助他们尽快开发一套自动化灌装和包装过程设备。

解决这个问题的最快方法，是在拍卖会上购买二手设备，这就需要将各种控制系统以 及非自动化设备，集成到一个统一的系统中。在此过程中，一个 E66 的客户遭遇财务崩溃， 业务模式发生了重大变化，这导致该公司需要 进一步强化其处理能力。

该项目需要在没有任何设备的情况下，从头开始构建一个全新的过程工厂，以充分利用市场需求的激增。最终目标是建立一个全自动、 大容量的联合包装和分销公司，能够灌装、加盖、贴标签和包装一加仑洗手液瓶。

这一目标部分基于最初的商业模式，该模 式侧重于实现必要的产量，以满足一个非常大 的客户需求。E66 公司正在与低收入、高工作 量的劳动力市场竞争，这些劳动力都是手工操作的。他们相信可以更智能一点，给员工支付 更高一点的工资，并利用技术来增产，提高灵 活性并节省开支。有鉴于此，对自动化的关注 也是由建立一个具有智能设备的最先进信息管 理系统的愿望推动的，该系统可以为未来的过 程改进提供信息。

 边缘控制器和设备的部署 

由于建造新生产线的方法是购买低成本 的二手设备，因此 NACI 公司需要处理大量的老旧控制部件。E66 的生产线包括传送带、旋 转式灌装机、封盖机、贴标 / 包装 / 印刷站、 制箱机、装箱机、封箱机和码垛机。其中一些 二手装置具有一些功能控制器，通常是传统的 可编程逻辑控制器 (PLC)，而其它装置则只有 过时的 PLC 或根本没有自动化设备。

系统集成商希望寻求一种方法，将所有这些设备集成到一个有凝聚力的系统中，这使 我们将边缘控制器作为中心焦点。边缘控制器集成了两条生产线，作为现有 PLC 的监控器， 控制尚未由本地控制系统管理的部件，并管理数据库事务。

此外，边缘输入 / 输出 (I/O) 设备已被证明是一种可靠的、经济高效的、可快速部署的远程 I/O。在某些需要特殊 I/O 功能的情况下， 我们也使用传统的 I/O 系统。

最近，随着 E66 进入原始设备制造商 (OEM) 开发领域，系统集成商还为其设计了以边缘控制器和边缘 I/O 设备作为主要控制系统的设备。

 系统集成商面临的挑战 

系统集成商所面临的挑战是开发速度以及需要完成众多设备 的采购和升级，这意味着很多时 候需要在没有明确计划的情况下 工作，目标是让一条陈旧的产品 线尽快实现预期产量。 

然而，当与 E66 公司合作的大客户遭遇财务危机而不得不关闭时，情况发生了重大变化。整个业务必须调整，E66 需要成为一套可满足多产品线的灵活的生产设施。自动化产线需要能够处理从大容量的容器，到生产不同 批次大小和包装形式的各种消毒剂 ：从小型 2、4、6 和 8 盎司的容器、手动泵以及喷雾瓶，到甚至超过一加仑的大瓶。

 足够灵活的解决方案 

客户对智能自动化的关注， 对于帮助系统集成商克服挑战至 关重要。通过将采购来的二手老 旧设备与边缘控制器和 I/O 设备 集成，NACI 实现了在 3 个月内 使 15 套不同设备上线运行。当我们不得不做出改变以开发更多 产品流程时，前期对自动化的投 资赋予了足够的灵活性，可以快 速重组。

最初，我们购买了 10 台 远 程 I/O 边缘设备，只是为了在新设备到来时可以准备就绪。当每 台新设备上线时，我们都会装上 一个，确定该设备提供什么样的信号，以及我们可以从它那里得 到什么样的数据。

然后，我们使用该模块来反映现有的 I/O 信号，如称重传感器和光眼，与现有的 PLC 并行，将 数据输入边缘控制器控制系统。只 需大约半小时就可以完成接线工 作。在其它情况下，比如控制系统 在到货时就不能工作了，我们会添加一个 I/O 设备并直接集成控制。配合现场面板构建和 3D 打印，可 以快速开发和部署新功能。

再比如，随着 E66 的业务不断多元化，我们帮助客户找到了一个面向海外出口原始设备开发的机会。在一个案例中，通过使用边缘控制器和边缘 I/O 设备，我们只用了大约 5 天的时间，就完成了一个内联混合器的设计， 从概念到实施，包括可以移动的 人机界面 (HMI)，并在边缘控制器中内置一个工业服务器。此外， 我们用了大约 4 个小时，为 E66 公司构建了一个自动化系统，该 系统以 50,000 美元的价格出售给 其它生产商。

尽管 E66 公司的原始商业模式发生了重大变化，但它在大约 6 个月的时间内就实现了收支平衡。现在，它每周可以自动灌装上百万个 32 盎司、16 盎司和类 似规格的大瓶子，以及高速灌装多种规格的小瓶子。E66 还组建了一个技术部门，专注于开发原始制造设备。

很快，边缘计算和 I/O 解决方案所提供的功能，就给客户留下了深刻的印象。这么快就从概念转变为现金流，客户为此感到十分兴奋，同时还构建了移动可视化和信息管理系统等数字化基础设施，这对帮助他们长期保持竞争力很有帮助。

关键概念： 

■ 在较新的架构中，边缘设备可以用作机器或过程的控制器。 

■ 边缘计算和 I/O 设备的部署加速了老旧系统的升级。

思考一下： 

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