耐用型工業電腦取代傳統工廠電腦的原因

現代工業格局經歷重大轉變，著重於整合智慧技術，這需要一種全新等級的運算硬體，在高挑戰性環境中可靠運作。通常會面臨的惡劣條件包括極端溫度、衝擊、振動、灰塵、水、潮濕。

有報告指出，在一般的工廠振動下，超過 85% 辦公室等級的電腦無法維持運作。另一項關鍵的問題是工業空間過熱。在同一研究中指出，78% 的消費性電腦暴露於工廠等級的熱量時，會過熱並超出其額定值。即使在 15 g 的衝擊測試中，大多數標準電腦也會有內部組件脫落和實體受損的情況，加速組件降額。

傳統運算硬體的這些問題為各產業的工業環境造成更嚴重的後果。在製造業中，此類問題可能會導致停機並損害營運完整性。各產業均有回報，非計劃停機時間不僅會阻礙組織獲利，還會導致這些投資產生花費。對高產能產業的大型製造商而言，有時候這些花費可能高達每小時 10 萬美元。

商業級運算系統專為家庭／辦公室環境所設計，在條件毫不受控的廠區內表現極差。工業 4.0 的目標與傳統運算系統之間就是不相容。

專為現場作業所設計的耐用型工業電腦

耐用型工業電腦結合現代運算能力和可耐受極端條件的強化型組件。具有堅固的機械設計，通常採用密封底盤和內部支架，保護組件免受衝擊及持續振動。實作上整合隔振支架和減震器，因此即使安裝在重型機械上，電腦也能繼續運作。

採用選擇良好的組件和熱設計，可在較寬廣的工作溫度範圍內作業。此外，更重要的是工業電腦製造商使用的工業級組件 (如 CPU、記憶體、電容) 可支援高達 70°C 的溫度額定值。在此溫度下，影響操作效能的另一個因素是外殼和冷卻系統的最佳化。許多耐用型電腦都採用無風扇設計，使用附鰭片的鋁製散熱片底盤進行散熱。

圖 1：Chipsee 的 PPC-CM4-070-D 工業 Pi PC 支援高達 36 V 輸入功率，在攝氏 60 度下可靠運作。(圖片來源：Chipsee)

工業電腦除了具有 IP65/66 的防塵防水等級，還配備電源輸入設計，可因應工業現場不可靠的電源條件。這些運算裝置大部分都能在寬廣的直流輸入電壓範圍內安全運作。內建突波抑制和濾波器，可防止突波和電氣暫態。 此外，這些電腦還經過強化，可抗電磁干擾。

工業電腦的策略優勢

相關人員試圖不斷降低工業廠房的營運成本，同時將生產力和利潤提高。堅固型工業電腦可滿足最大正常運作時間的需求，這成為轉換的關鍵動機。如上所述，每一分鐘的停機時間都可能對產業營運商帶來高昂的成本，每年因設備故障造成的損失高達數十億美元。

每台機器都可能會因為各種原因發生故障，工業電腦的設計則可以減少故障發生時造成的影響，許多運算裝置都支援遠端監控和診斷。此外，還隨附熱插拔組件 (如驅動器和電源供應器)，某些高階型號甚至配有備援。此設計具有高可靠性和維護性，能確保能更快解決問題。

圖 2：Phoenix Contact 的 VL3 UPC 1110 Box PC 採用鋁製外殼，並支援 DIN 軌安裝。(圖片來源：Phoenix Contact)

大型工業設施需要數百台運算裝置。雖然工業電腦的初始購買價格偏高，但相較於商用電腦，在整體生命週期的總持有成本則低許多。工業電腦的使用壽命通常為八至十年，有時候更長。除了實體的優勢外，工業電腦的網路安全控制還符合 IEC 62443 等標準。能在不斷增加的連線中，因應工業系統面臨利用常見弱點的網路威脅。

整體而言，耐用型電腦是結合堅固的外部以及內部佈局和重型組件的工程創新。以上這些特點有助於達到可靠和持續營運的唯一目標。耐用型電腦根本上具有穩健性，因此可取代廠區和工業廠房中的傳統電腦。