邊緣工業伺服器擴大機械手臂中的AI 應用
Date:
5/22/2021 12:00:00 AM
Location: The United States of America
在開始智慧製造（smart manufacturing）後，自動化生產交付產品有了翻天覆地的改變，並與人工智慧（AI）一起爲許多使用案例帶來重大突破。隨著智慧製造中的AI應用範圍不斷擴大，對AI工業伺服器的需求也日漸增加，其所搭載的GPU可用於推理和訓練工作負載。
智慧製造AI應用的最新案例即為機械手臂。這些機械手臂配備了致動器與感應器，可依照程序精確移動、安全取放物品，有助於自動化生產並提高產量。但隨著生產規模擴大，大量機械手臂需要設計程式和最佳化，也因此面臨瓶頸。
若要大規模使用機械手臂，擴大採用AI技術為其中關鍵，這也說明了支援AI的工業伺服器為何與資料中心的典型伺服器不同。研華科技與美光科技之間的合作關係，即著重在為智慧製造AI應用提供記憶體和儲存裝置。
整合AI與機械手臂是可以帶來明顯優勢的新方法。程式編寫、作業和維修這三個階段決定了能否有效使用機械手臂。由幾條機械手臂組成的陣列搭配一台工業伺服器，然後投入生產線的情況相當常見，如果在伺服器中加入AI，就有可能對各個階段帶來重大影響。
• 程式編寫
經過程式編寫的機械手臂可以透過AI，對不同尺寸、位置的物品進行調整。例如，在包裝運輸生產線上的機械手臂，無須更改任何程式便可處理不同尺寸的紙箱。AI甚至支援示範學習（learning-by-demonstration，LbD），讓作業員可以透過物理動作示範，訓練機械手臂。
• 作業
運作效率是經營效率的關鍵指標。完成程式編寫後，AI可以在運作時節省額外幾毫秒的時間。在不同工作站數週的作業時間內，這些節省的時間加總起來也減少大量資金消耗；與此同時，AI經歷越多實際狀況並不斷發展，錯誤因而降低、效率隨之提升。
• 維修
正常運轉時間（uptime）也是影響自動化的關鍵指標。機械手臂中的感應器可提供作業相關的大量資料。隨著時間的流逝，儘管手臂仍在規定範圍內運作，零件磨損卻導致精確度不足。預測分析可以透過計算感測器讀數，找出這細微的變化趨勢，讓預定的維修需求幫助協調零件更換和計畫安排。
作為智慧製造設備的一部分，擁有AI支援的機械手臂讓人們得以騰出更多時間改進和最佳化系統。
機械手臂裝上微控制器後就能附帶強大的AI能力。例如，當一條機械手臂能夠辨識觸碰到的物品，並且能夠施以不會損壞物品的壓力時，那為何不將更多處理程序交給AI機械手臂呢？原因之一是所需處理程序的數量和類型。
許多AI開發人員因為處理能力與設計程式簡單而選擇NVIDIA GPU。通常要在幾微秒內給出即時AI推斷結果，需要多個GPU協同工作，而單一高效能GPU最多可以消耗高達300W的功率。AI訓練功能也可以在具有足夠GPU處理能力的工業伺服器上運行。
在地化的工業伺服器在關鍵安全實作和網路安全保護方面具有優勢，是可用於開發、資格鑑定和維護的單一平台，同時還能依照工業通訊協定擴展規模。工業伺服器可以將運營技術（OT）網路連接到以IP為基礎的資訊技術（IT）網路。
工業伺服器的標準涵蓋效能、品質、可靠性和使用壽命（包含修訂控制）。工業應用的生命週期通常為七年以上。相同的系統設定必須配置在試驗用的伺服器和之後購買的生產伺服器上，若無法好好控制版本修訂，那麼生命週期成本就會急劇升高。
如此要求對記憶體和儲存元件一樣適用。工業伺服器通常支援修正錯誤（ECC）記憶體。ECC即時修正單一位元錯誤，有助於延長正常運轉時間和資料完整性。暫存器DIMM（RDIMM）允許透過記憶體通道平行存取，並透過記憶體顆粒數來增加頻寬；閃存固態硬碟（SSD）提供可靠、存取速度快、低延遲的儲存裝置。儘管如此，所選用的ECC RDIMM和SSD的使用壽命必須比市場競爭對手更長。
研華科技AI工業伺服器 SKY-6400，是由4U Intel®Xeon®可擴充伺服器、四個PCIe x16雙層插槽，以及2000W的1 + 1冗餘電源供應器所組成。在AI應用上，研華所設計的SKY-6400，可供電和冷卻四個NVIDIA V100 Tensor Core GPU的有效負載。
SKY-6400伺服器中所有零件，一律著眼於工業部署所需的效能、品質、可靠性和使用壽命。例如，採用Intel嵌入式產品發展藍圖中的Intel Xeon可擴充處理器，SKY-6400提供至少7年的保證使用壽命。
基於這個理念，研華成為美光科技工業商數（IQ）合作夥伴的一員。美光 IQ可長期提供精選的ECC RDIMM和SSD，並且旨在提供經設計而提高的產品可靠性、嚴格品質測試、延長產品使用壽命、爲特定應用需求提供最佳化，以及強化產品堅固耐用性。「美光IQ幫助降低AI工業伺服器的總體擁有成本（TCO）。」美光工業及多重市場部門經理Taufique Ahmed如是說。
研華SKY-6400搭配Intel Xeon可擴充處理器，以及美光64GB、時脈2666 MHz的DDR4 ECC RDIMM記憶體。對於儲存裝置，研華SKY-6400支援SATA SSD，如2.5英寸或M.2外型規格的美光1300。這批SSD使用可靠的96層堆疊TLC NAND技術，能夠以較低的功耗達到530 MB / s的讀取效能，以上美光IQ優勢將有助於在單一AI工業伺服器上加速AI訓練和推理。
AI正在從IT領域過渡到分散式邊緣運算環境。在智慧製造設備中，AI工業伺服器可以在許多應用中搭配先進的機械手臂和IoT感應器。在邊緣節點上的即時決策減少了網路、儲存裝置和分析的負擔。儀表板可監視邊緣節點資料處理並標出需要注意的異常。更多的AI經驗將帶來創新，並推動更多AI伺服器。擴大智慧製造中的AI應用，意味著需要選擇足以面對挑戰的設備。研華與美光之間的合作夥伴關係已為邊緣AI應用準備就緒，提供具備效能、品質、可靠性和使用壽命的工業級伺服器DDR4 ECC RDIMM和SSD。
l 工業伺服器有助擴大製造規模、程式編寫和大量機械手臂系統最佳化。
l 在地化工業伺服器在關鍵安全實作和網路安全保護方面具有優勢。
l 伺服器涵蓋效能、品質、可靠性和使用壽命（包含修訂控制），其中使用壽命可達7年。 與美光合作推出的SKY-6400具備以下優點：可靠度設計、嚴格品質測試、產品壽命延長、特定應用需求最佳化，以及產品堅固耐用性增強。
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