为什么加固型工业 PC 会取代传统的工厂电脑？

现代工业格局发生了以智能技术整合为重点的显著转变，这需要一种能够在苛刻环境中可靠运行的新型计算硬件。大多数情况下，极端温度、冲击、振动、灰尘、水和湿度都是极端环境条件。

报告显示，超过 85% 的办公电脑无法在常见的工厂振动水平下持续运行。工业空间的过热是另一个关键问题，同一项研究发现，78% 的消费类 PC 处于具有工厂级热量的环境中会发生过热，超过其额定值。即使在 15 克力的冲击测试中，大多数标准 PC 也会出现内部组件脱落和物理损坏的情况。这将导致组件退化加速。

传统计算硬件上发生的所有这些问题，给各个领域的企业造成了更为严重的后果。在制造领域，此类问题可能会引发停产，严重地影响运行稳定性。各行业报告显示，非计划停产不仅会阻止企业盈利，还会导致相关投资造成额外成本。有些情况下，对于高吞吐量行业的大型制造商来说，其成本可能高达每小时 100,000 美元。

商业级计算系统是为家庭和办公而设计的，因此在条件恶劣的工厂车间必然表现不佳。工业 4.0 的目标与传统计算系统之间存在着固有的不兼容性。

专为现场运行而设计的坚固耐用型工业 PC

坚固耐用型工业 PC 结合了现代计算能力和能够耐受极端条件的强化组件。这类 PC 具有坚固耐用的机械设计，通常采用密封机箱和内部支架来保护组件免受冲击和持续振动的影响。这是通过集成隔振支架和减震器实现的，因此即使安装在重型机械上，PC 也能继续运行。

通过组件选择和热设计，这类 PC 能够在较宽的工作温度范围内运行。重要的是，工业 PC 制造商使用工业级组件，例如 CPU、内存、电容器等，可耐受高达 70°C 额定温度。之所以能在如此之高的温度下可靠运行，是因为针对 PC 的外壳和冷却系统进行了优化。许多将加固型 PC 都采用无风扇设计，通过带散热鳍片的铝制机箱进行散热。

图 1： Chipsee 的 PPC-CM4-070-D 工业 Pi PC 支持高达 36 V 的输入电源，并能在 60°C 下可靠运行。（图片来源：Chipsee）

工业电脑除了具有 IP65/66 级防尘防水性能外，还配备了电源输入设计，以应对工业现场中电源不稳定的情况。许多计算设备可以在很宽的 DC 输入电压范围内安全运行。内置电涌抑制和滤波器可防止电涌和电气瞬变。此外，这类 PC 还抗电磁干扰。

工业 PC 的战略优势

企业各方始终致力于既能最大限度地降低工厂的运营成本，又能最大限度地提高生产力和利润。这成为工业 PC 向加固型转变的关键驱动力，以保证尽可能最长的正常运行时间。如前所述，每一分钟的停产都可能给行业运营商造成高昂的成本，每年因设备故障造成的损失高达数十亿美元。

尽管每台机器都可能由于多种原因发生故障，但工业 PC 得益于自身设计，能最大限度地减少故障发生时造成的影响。许多计算设备都支持远程监控和诊断。这些设备还配有热插拔组件（例如驱动器和电源），某些高端型号甚至还配有备用设备。这种高可靠性和可维护性的设计确保问题出现时能够更快地得到解决。

图 2：Phoenix Contact 的 VL3 UPC 1110 Box PC 采用铝制外壳，并支持 DIN 导轨安装。（图片来源：Phoenix Contact）

在一个大型工业企业中，一般需要数百台计算设备。虽然工业 PC 的初始购买价格较高，但与商用 PC 相比，其整个生命周期的总拥有成本要低得多。工业 PC 的使用寿命通常为 8 - 10 年，在某些情况下甚至更长。除了物理优势之外，工业 PC 还具有符合 IEC 62443 等标准的网络安全控制功能。这是因为，日益增强的互连性使这些工业系统面临利用常见漏洞发起攻击的网络威胁。

总体而言，加固型 PC 是工程创新的结合——从坚固的外部到内部布局和重型组件。所有这些都是为了实现可靠和持续运行这个唯一目标。之所以工业 PC 能取代工厂车间和工业厂房中传统 PC，就是因为这种根本上的坚固特性。