Belden
Jaka będzie produkcja
przemysłowa i systemy automatyzacji za 10, 20 i 50 lat? Co muszę zrozumieć,
jeśli chodzi o wymagania komunikacyjne fabryki przyszłości, aby kierować moim
planowaniem już dzisiaj?
Częścią wizji
Inteligentnej Fabryki Przyszłości/Przemysłowego Internetu Rzeczy jest to, że
wszystkie istotne dane będą dostępne w czasie rzeczywistym, prowadząc do
szybszych i mądrzejszych decyzji. To z kolei doprowadzi do opracowania bardziej
elastycznych i wydajnych procesów.
Pełna wizja jest opisana
w moim pierwszym artykule na ten temat. Drugi artykuł dotyczył zmiany topologii
sieci i równowagi między zastosowaniami przewodowymi/bezprzewodowymi.
Dzisiejsza ostatnia część
dotyczy szybkości transmisji danych, bezpieczeństwa cybernetycznego i
niezawodności obiektów przemysłowych jutra.
Szybkość transmisji danych w Inteligentnej Fabryce: Gigabit
Ethernet to standard
Nie trzeba dodawać, że
przyszłe Smart Factory będzie komunikować się za pomocą szybszych transmisji
sygnału. Dzisiaj szybki Ethernet o przepustowości 100 megabitów na sekundę (Mb/s)
jest standardem w zastosowaniach przemysłowych.
W świecie IT Gigabit
Ethernet (1000 Mb/s) jest od dawna najnowocześniejszy. Obecnie większość
komputerów obsługuje tę dużą szybkość transmisji danych. Nawet jeśli szybki
Ethernet jest wystarczająco dobry dla ilości danych generowanych przez
urządzenia automatyzacji, trendem będzie wykorzystanie Gigabit w najbliższej
przyszłości.
Na szczęście nowe układy
scalone integrują już interfejsy Gigabit Ethernet, zmniejszając w ten sposób
koszt szybszego połączenia. Dodatkowo, postępy w procesach półprzewodnikowych
również spowodują obniżenie zużycia energii, tak że dzisiejsze argumenty
dotyczące ceny i zużycia energii wkrótce przestaną mieć znaczenie.
Wraz z prędkościami sieci
przewodowej zwiększają się prędkości sieci bezprzewodowych. Nowe technologie
WLAN, takie jak IEEE 802.11ac i .11ad, umożliwiają bezprzewodowe zamknięcie
luki w wydajności przewodowej komunikacji. Takie technologie są teraz
doskonalone w wdrożeniach korporacyjnych. Ich przyjęcie w Smart Factory spodziewane
jest z biegiem czasu.
Bezpieczeństwo IoT: Urządzenia Secure-by-Design
Minusem zwiększania
łączności i korzystania z otwartych standardów w sieciach przemysłowych jest
znacznie wyższe ryzyko incydentów cybernetycznych. Obejmują one celowe ataki
(szacowane na około 20% incydentów), a także niezamierzone błędy ludzkie i
konflikty urządzeń.
Sieć Smart Factory będzie
musiała obsługiwać funkcje bezpieczeństwa, w tym:
· Szyfrowanie
w celu zapewnienia poufności danych i zapobiegania nieautoryzowanemu przechwytywaniu
danych, szczególnie ważne w przypadku ruchu danych w sieciach publicznych.
· Kontrola dostępu
zapewnia, że tylko urządzenia, które mogą się ze sobą komunikować, są w
stanie to zrobić, aby zapobiec nieautoryzowanemu dostępowi podczas pracy.
· Uwierzytelnianie jako
kolejny element kontroli dostępu w celu blokowania nieautoryzowanych urządzeń i
użytkowników.
Przyszłe warstwy Defense
in Depth będą obejmować utworzenie stref urządzeń o podobnych wymaganiach
bezpieczeństwa (zgodnie z ISA IEC 62443) lub do ochrony urządzeń krytycznych
dla procesu.
Będą również zawierać
łańcuch bezpieczeństwa, który może być zbudowany przez urządzenia ze sprzętu i mikrooprogramowania
aż do zastosowania. Pomoże to zagwarantować, że każdy komponent w systemie -
oprogramowanie, połączenie i transakcja - jest godny zaufania i bezpieczny.
Chociaż brzmi to jak pobożne życzenie w porównaniu z obecnie stosowanymi
praktykami cyberbezpieczeństwa ICS, organizacje neutralne dla dostawców, takie
jak Trusted Computing Group, pracują nad standardami, aby to osiągnąć.
Inne środki
bezpieczeństwa obejmują szczegółowe rejestrowanie wszystkich zdarzeń i zmian za
pomocą plików dziennika w celu dokładnego śledzenia aktywności sieci. Narzędzia
do zarządzania siecią i bezpieczeństwa mogą być używane do monitorowania
zachowania sieci i ruchu. Mogą również wykrywać potencjalne zagrożenia, takie
jak nieprawidłowe wzorce ruchu lub nieautoryzowane próby dostępu, i podejmować
odpowiednie środki zaradcze.
Niezawodność wymaga wielu typów redundancji
Jednym z aspektów
niezawodności w systemie Smart Factory jest redundancja sieci lub zachowanie
sieci w przypadku awarii. Zakłóceń i przerw w sieci komunikacyjnej nigdy nie
można całkowicie uniknąć. Awaria kabla lub złącza w wyniku przeciążenia mechanicznego,
awaria zasilacza, a nawet krótkoterminowe wyłączenia w celu konserwacji mogą
wpłynąć na ruch sieciowy.
Aby mieć pewność, że
dotyczy to tylko najmniejszej możliwej części systemu, potrzebne są funkcje
redundancji, które przekierowują ruch do alternatywnej ścieżki. Protokoły redundancji
zapewniają, że istnieje tylko jedna logiczna ścieżka między dowolnymi dwoma
urządzeniami, nawet jeśli istnieje wiele fizycznych ścieżek. Tylko jedna ze
ścieżek musi być aktywna i przesyłać dane, podczas gdy inne ścieżki są w trybie
gotowości.
Na rynku dostępnych jest
wiele protokołów, które różnią się zarówno czasem przełączania, jak i
obsługiwaną topologią. Obejmują one:
Istnieją również inne
podejścia, które są obecnie dostępne lub w toku, takie jak:
· protokół agregacji rozproszonego łącza (Distributed
Resilient Network Interconnect)
· protokół Shortest Path Bridging (SPB) (IEEE 802.1aq).
W przypadku zastosowań
Smart Factory wymagane redundancje sieci muszą zostać starannie przeanalizowane
przed wybraniem protokołu. Często występuje mieszanka segmentów sieci, które
wykorzystują pełną redundancję w oparciu o PRP. W przypadku innych segmentów
najlepszą metodą uzyskania niezawodności sieci będzie RSTP, MRP lub protokół
agregacji rozproszonego łącza.
Innowacyjna technologia IoT sprawi, że inteligentna
fabryka stanie się rzeczywistością
Sukces wizji Smart
Factory/IIoT zależy w dużej mierze od podstawowych technologii komunikacyjnych
osiągających wysokie poziomy wydajności. Jeśli infrastruktura komunikacyjna nie
może sprostać trudnym wymaganiom, wiele zastosowań nie będzie działać zgodnie z
przeznaczeniem.
Obecnie trwają liczne
starania, aby uzupełnić pozostałe luki nowymi innowacyjnymi ulepszeniami w
technologiach transmisji danych. Jest wiele wyzwań do pokonania, ale z
dzisiejszej perspektywy, pewnego dnia będzie możliwe dostarczenie wszystkich
niezbędnych elementów, aby wizja Smart Factory stała się rzeczywistością.
Co sądzisz o naszej wizji Inteligentnej Fabryki
Przyszłości? Czy jest to zgodne z Twoimi przewidywaniami dla przemysłowych
sieci komunikacyjnych? A co z Industrial Internet of Things? Czekam na wiadomość
od Ciebie!
Komentarz edytora: Artykuł powstał dzięki
doświadczeniu dr. Tobiasa Heera i dr. Olivera Kleineberga z naszej grupy
przemysłowego networkingu Hirschmanna.
Jeśli masz jakiekolwiek
pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy dostępni do
dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl
Komentarze
Prześlij komentarz