Przejdź do głównej zawartości

Inteligentna fabryka przyszłości - część 3

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

Popularne posty z tego bloga

MPLS-TP: MPLS wychodzi naprzeciw Twoim oczekiwaniom

Howard Linton
W ostatnich latach wielu przemysłowych użytkowników sieci szkieletowej znalazło się w sytuacji bez wyjścia. Dobrze znane sieci SONET i SDH z komutacją łączy, z których korzystają od dziesięcioleci, gwałtownie przestają nadążać z zaspokajaniem rosnącego zapotrzebowania na wideo, dane i inne zastosowania wymagające dużej przepustowości. Jednak najczęstszą praktyczną alternatywą - dla wielu, IP/MPLS - jest protokół wyraźnie przeznaczony dla bardziej złożonych operatorów sieci. Okazuje się, że jest to zbyt kosztowne, skomplikowane i mało funkcjonalne dla konkretnych potrzeb przedsiębiorstw użyteczności publicznej, transportu, rurociągów i innych użytkowników przemysłowych działających we własnej sieci szkieletowej.

No cóż, są też dobre wieści, ponieważ na szczęście istnieje mniej znany aspekt MPLS, który jest faktycznie przeznaczony do zaspokojenia potrzeb tej dużej bazy użytkowników. Nazywa się MultiProtocol Label Switching-Transport Profile lub MPLS-TP i może pomóc użytkowni…

Nowa parametryzacja - „IO-Link bez skomplikowanej części”

Artjom Bil
Co to jest IO-Link? Technologia IO-Link, oparta na standardzie IEC 61131-9 dla sterowników programowalnych, umożliwia komunikację między inteligentnymi czujnikami, siłownikami i sterownikami PLC wszelkiego rodzaju. Odegrała ważną rolę w praktycznym gromadzeniu i monitorowaniu danych produkcyjnych. Ten nieoceniony przepływ informacji daje producentom możliwość ciągłego dostrajania swojej działalności, optymalizacji jakości i wydajności oraz minimalizacji przestojów. Jako taka jest podstawową potrzebą komunikacji na poziomie lokalnym i umożliwia przejrzystość danych w ramach Przemysłowego Internetu Rzeczy.

Można by pomyśleć, że operatorzy przemysłowi pokochaliby technologię IO-Link. Niestety, w rzeczywistości jest to stosunek miłość/nienawiść.
Wielu użytkowników uważa, że ​​technologia IO-Link jest świetna, dopóki nie będą musieli zarządzać bibliotekami parametrów urządzeń IO-Link w sieci. Może to stać się bardzo skomplikowane, a użytkownicy lub nabywcy zbyt późno rozpoznają wyso…

Poprawa nadzoru sieciowego dzięki SCADA i automatyzacji podstacji

Angelina Dorman
W obecnej erze informacji, wszystko w naszym życiu, zarówno jako inżynierów, jak i konsumentów, dotyczy danych. Od big data i inteligentnych miast, telefonów i samochodów po Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT), mamy dostęp do niesamowitej ilości informacji gotowych do użycia wszędzie, gdzie tylko zapragniemy. I zaczynamy wykorzystywać go w sposób, który nie tylko ułatwia nam życie, ale także kształtuje rynki dzięki nowym udogodnieniom i możliwościom innowacji.
W sektorze przemysłowym nastąpiła duża zmiana. Ustawienia obsługiwane mechanicznie i liniowo są teraz rozpatrywane jako centra danych, wyposażone w czujniki i inne urządzenia, które komunikują się ze sobą i przechwytują informacje, których potrzebujemy, aby podejmować świadome decyzje operacyjne i biznesowe oraz osiągać pełen potencjał.
Systemy kontroli i zbierania danych (SCADA) od dawna są wykorzystywane w przemyśle do sterowania i automatyzacji procesów ręcznych i przechwytywania tych danych. To, co prawdopodobnie…