Giải pháp máy chủ công nghiệp với công nghệ AI giúp tăng cường hiệu quả các cánh tay robot
12/08/2020
Thông tin
Sản xuất thông minh đang mang lại những thay đổi sâu rộng cho lĩnh vực sản xuất và phân phối hàng hóa tự động, và nó dẫn đến những đột phá mới với trí tuệ nhân tạo (AI) cho nhiều trường hợp sử dụng. Khi các ứng dụng của AI trong sản xuất thông minh phát triển, thì nhu cầu về các máy chủ công nghiệp hỗ trợ AI có GPU xử lý suy luận và khối lượng công việc đào tạo cũng tăng lên.
Một trường hợp sử dụng mới của AI trong sản xuất thông minh là sử dụng nó với cánh tay robot. Những cánh tay với bộ truyền động và cảm biến di chuyển theo trình tự chính xác, nâng và định vị vật phẩm một cách an toàn - giúp tự động hóa sản xuất và tăng thông lượng. Tuy nhiên, khi quy mô sản xuất lớn hơn, việc lập trình và tối ưu hóa một đội quân robot lớn có thể trở thành một nút cổ chai.
Công nghệ AI tăng cường nắm giữ chìa khóa để triển khai các cánh tay robot ở quy mô lớn. Nó cần các máy chủ công nghiệp sẵn sàng với AI, khác với một máy chủ thông thường được tìm thấy trong một trung tâm dữ liệu.
Yêu cầu hệ thống
Tích hợp AI với cánh tay robot là một cách tiếp cận mới với những lợi ích đáng kể. Ba giai đoạn Lập trình, vận hành và bảo trì - xác định thành công trong việc triển khai cánh tay robot. Thông thường, một loạt các cặp cánh tay robot với một máy chủ công nghiệp sẽ được lắp đặt trên một dây chuyền. Việc tích hợp công nghệ xử lý bằng AI trong máy chủ đó có thể có tác động lớn đến từng giai đoạn trong ba giai đoạn sau.
- Lập trình: AI giúp một cánh tay robot được lập trình bù cho các kích cỡ và vị trí khác nhau của vật phẩm. Ví dụ, một cánh tay robot có thể xử lý nhiều kích cỡ hộp các tông trên dây chuyền đóng gói mà không cần thay đổi chương trình. AI cũng cho phép học tập bằng cách trình diễn (LbD). Khả năng mới này cho phép người điều khiển huấn luyện một cánh tay bằng cách hướng dẫn vật lý nó thông qua các chuỗi chuyển động.
- Vận hành: Hiệu quả chuyển động là một thước đo quan trọng của hiệu quả hoạt động. Sau khi được lập trình, AI tối ưu hóa các chuyển động cắt ra tới một phần nghìn giây thời gian. Những mili giây đó cộng vào sẽ trở thành một khoản tiết kiệm lớn trên các trạm khi hoạt động liên tục trong nhiều tuần, trong khi hiệu quả đạt được đến từ các lỗi giảm do AI nhìn thấy nhiều tình huống và phát triển hơn.
- Bảo trì: Thời gian hoạt động cũng là một số liệu quan trọng để triển khai tự động hóa. Các cảm biến trong mỗi cánh tay robot cung cấp dữ liệu rộng rãi về cách chúng hoạt động. Trong khi chuyển động của cánh tay vẫn có thể nằm trong giới hạn, nhưng theo thời gian thì các bộ phận vẫn sẽ có những hao mòn nhất định. Phân tích dự đoán có thể xử lý các dữ liệu thu được từ cảm biến để tìm kiếm các xu hướng xuống cấp nhẹ. Dự đoán nhu cầu bảo trì để giúp bộ phận kỹ sư bảo trì có thể lập lịch một cách tối ưu.
Đội quân cánh tay robot với bộ điều khiển vi mô, có khả năng đóng gói thông minh hơn đáng kể. Một cánh tay có thể nhận ra từng vật phẩm nó chạm vào và quyết định áp lực bao nhiêu mà không làm hư hại sản phẩm. Nếu nhà máy cần phải có cánh tay robot, số lượng và loại hoạt động sẽ là một yêu cầu để lựa chọn. Nhiều nhà phát triển AI chọn GPU NVIDIA®, kết hợp sức mạnh xử lý và dễ lập trình. Thông thường, việc cung cấp kết quả suy luận AI thời gian thực tính bằng micrô giây yêu cầu một số thẻ GPU hoạt động cùng nhau và một thẻ GPU hiệu suất cao duy nhất có thể tiêu thụ tới 300W năng lượng. Các chức năng đào tạo AI cũng có thể nằm trên một máy chủ công nghiệp có đủ các nhân xử lý GPU.
Một máy chủ công nghiệp được bản địa hóa cũng mang lại lợi ích trong việc triển khai an toàn và bảo vệ an ninh mạng. Nó chỉ cần một nền tảng duy nhất để phát triển, đánh giá và bảo trì. Máy chủ cũng cung cấp các mở rộng cho các giao thức truyền thông công nghiệp. Một máy chủ công nghiệp có thể chuyển các mạng công nghệ vận hành (OT) sang các mạng công nghệ thông tin (IT) dựa trên IP.
Tiêu chí cho các máy chủ công nghiệp bao gồm hiệu suất, chất lượng, độ tin cậy và tuổi thọ, bao gồm kiểm soát sửa đổi. Vòng đời cho các ứng dụng công nghiệp thường là bảy năm trở lên. Máy chủ thí điểm phải có cùng cấu hình với máy chủ sản xuất được mua nhiều năm sau đó. Các sửa đổi không kiểm soát sẽ làm tăng các chi phí lên cao hơn.
Các yêu cầu tương tự cũng cần thiết đối với bộ nhớ và các thành phần lưu trữ. Các máy chủ công nghiệp thường hỗ trợ kiểm tra lỗi và sửa lỗi bộ nhớ (ECC). ECC sửa các lỗi bit đơn một cách nhanh chóng, giúp cả thời gian hoạt động và tính toàn vẹn dữ liệu. Các DIMM đã đăng ký (RDIMM) cho phép truy cập song song qua các kênh bộ nhớ và xếp hạng để tăng băng thông. Ổ đĩa trạng thái rắn dựa trên công nghệ flash (SSD) cung cấp khả năng lưu trữ đáng tin cậy với tốc độ truy cập nhanh hơn và độ trễ thấp hơn. Tuy nhiên, các RDIMM và SSD ECC được chọn cần phải có tuổi thọ cao hơn nhiều so với các sản phẩm thương mại thông thường.
Mô tả hệ thống
Một ví dụ về máy chủ công nghiệp đã sẵn sàng cho AI là Advantech SKY-6400 - máy chủ có thể mở rộng với kích cỡ 4U, hỗ trợ CPU Intel® Xeon® với bốn khe cắm hai tầng PCIe x16 và nguồn cấp điện dự phòng 2000W 1 + 1. “Đối với các ứng dụng, chúng tôi đã thiết kế SKY-6400 để cung cấp năng lượng và hỗ trợ tích hợp lên đến bốn GPU NVIDIA V100 Tensor Core”, ông James Yung, Giám đốc quản lý sản phẩm máy chủ của Advantech cho biết.
Mọi thứ trong máy chủ SKY-6400 đều được chọn để hướng đến hiệu suất, chất lượng, độ tin cậy và tuổi thọ cần thiết cho việc triển khai trong các ứng dụng công nghiệp. Ví dụ, SKY-6400 sử dụng bộ xử lý Intel Xeon có thể mở rộng trong lộ trình phát triển của Intel với tính khả dụng được bảo đảm ít nhất bảy năm.
Triết lý này đã khiến cho Advantech liên kết với Micron Technology với tư cách là Đối tác Industrial Quotient (IQ). Micron IQ đủ điều kiện chọn ECIM RDIMM và SSD cho thị trường cần có tuổi thọ cao. Các mục tiêu IQ bao gồm thiết kế cho độ tin cậy, kiểm tra QA mở rộng, tuổi thọ kéo dài, tối ưu hóa cụ thể cho ứng dụng và độ chắc chắn. Theo ông Taufique Ahmed, Giám đốc Marketing Phân khúc Công nghiệp của Micron cho biết “Micron IQ sẽ giúp giảm tổng chi phí sở hữu (TCO) cho các máy chủ công nghiệp”.
Advantech SKY-6400 kết hợp bộ xử lý Intel Xeon có thể mở rộng với 64GB bộ nhớ Micron DDR4 ECC RDIMM có tốc độ 2666 MHz. Để lưu trữ, SKY-6400 hỗ trợ các ổ SSD SATA như Micron 1300 ở các yếu tố hình thức 2.5” hoặc M.2. Những ổ SSD này sử dụng công nghệ TLC NAND 96 lớp đáng tin cậy đạt hiệu suất đọc 530 MB/s với mức tiêu thụ điện năng tối thiểu. Lợi thế của Micron IQ giúp tăng tốc độ đào tạo và suy luận về AI, tất cả đều chạy trên một máy chủ công nghiệp đã sẵn sàng cho AI.
Những gì đang chờ đợi dành cho AI trong Sản xuất Thông minh
AI đang vượt qua khỏi lĩnh vực IT để tiến vào môi trường điện toán biên phân tán. Các máy chủ công nghiệp hỗ trợ AI đang kết hợp với các robot và cảm biến IoT tiên tiến trong nhiều ứng dụng trên khắp các cơ sở sản xuất thông minh. Các quyết định thời gian thực ở biên giúp giảm tải cho các mạng, lưu trữ và phân tích. Bảng điều khiển giám sát xử lý biên và làm nổi bật các ngoại lệ sẽ cần được chú ý.
Các trải nghiệm với AI sẽ giúp mang tới những cải tiến mới, thúc đẩy tăng trưởng các máy chủ hỗ trợ AI nhiều hơn. Tăng cường AI trong sản xuất thông minh sẽ cần chú tâm tới viêc lựa chọn các thiết bị và đánh giá các thách thức. Sự hợp tác giữa Advantech và Micron hỗ trợ cho việc áp dụng công nghệ AI ở biên với các máy chủ cấp công nghiệp, bộ nhớ DDR4 ECC RDIMM và lưu trữ SSD cung cấp hiệu suất, chất lượng, độ tin cậy và tuổi thọ cao cho các ứng dụng công nghiệp.
-25/SKY-640V220240411142411.png)
