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

Ethernet przemysłowy a zwykły Ethernet: dlaczego to ma znaczenie?

Sylvia Feng Środowiska przemysłowe są trudne. Mówię o oleju, kurzu, wodzie i wysokich temperaturach. Środowisko, w którym działa wiele obiektów przemysłowych, znacznie różni się od budynku biurowego lub sklepu detalicznego. Mimo to oczekuje się, że wiele (pozornie) podstawowych funkcji będzie działać płynnie, pomimo tych warunków. Fabryki muszą mieć możliwość przesyłania danych z jednej maszyny do drugiej i muszą mieć możliwość polegania na kablu, aby działał w ekstremalnych warunkach. Jednym z obszarów, który może wywrzeć niesamowity wpływ na producentów, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie, jest niezawodność, bezpieczeństwo i siła ich kabla sieciowego. Po prostu użycie dowolnego kabla Ethernet nie będzie działać. Zwykłe urządzenia, które mogą działać dobrze w warunkach biurowych z kontrolowaną temperaturą, nie wytrzymają ekstremów środowiska przemysłowego. Oto świetna analogia: jak niedorzeczne byłoby umieścić pingwina na pustyni? Wszyscy wiemy, że pingwiny nie

W jaki sposób wibracje, hałas i przesłuch mogą powodować przestoje

Jeremy Friedmar Trudne środowiska wymagają wytrzymałych produktów Wibracje i hałas są powszechne w środowiskach przemysłowych, takich jak produkcja i transport kolejowy. Huk linii montażowych może zakłócać transmisję danych, a złącza mogą stać się luźne. Zastanów się, ile wibracji występuje, gdy wagon jedzie do miejsca docelowego. Środowiska takie jak te wymagają solidnego produktu. Oto świetna analogia: jak absurdalnie byłoby, gdyby zespół rockowy ćwiczył w bibliotece? Byłoby to nie tylko zakłócające, ale całkowicie uniemożliwiałoby normalne funkcjonowanie. Wibracje i hałas w bibliotece byłyby nie do zniesienia dla osób pracujących w tej przestrzeni. W przypadku środowiska przemysłowego głównym skutkiem zarówno hałasu, jak i wibracji jest utrata sygnału. Ma to szczególne znaczenie w przypadku okablowania Ethernet ze względu na fakt, że może powstać wyższy bitowy poziom błędu, co jest szkodliwe dla sieci komunikacyjnej wymaganej dla czasu pracy bez przestojów. Wpł

Zmniejsz swoje maszyny, używając mniejszych kabli

Sri Senthamaraikannan Mniejsze maszyny zaczynają się od mniejszych kabli Jeśli jesteś konstruktorem maszyn, wiesz, jak ważny jest trend miniaturyzacji i jak nieustannie musisz dążyć do projektowania precyzyjnych i wydajnych maszyn. Mniejsze maszyny zmniejszają zapotrzebowanie na energię, zwiększają elastyczność projektowania, pozwalają między innymi na pracę większej liczby maszyn w tej samej zatłoczonej fabryce i obniżają koszty konserwacji. Wszystko to oznacza niższe koszty i większą wydajność. A dla Ciebie mniejsze maszyny oferują nie tylko możliwość sprzedaży większej ich liczby, ale także oszczędzają czas i pieniądze na każdym etapie procesu produkcyjnego - od zaopatrzenia, przez montaż, wysyłkę, logistykę, aż po instalację. Aby to wesprzeć, Belden opracował wysokiej jakości, wytrzymały przemysłowo kabel elektroniczny, który oferuje taką samą wydajność jak tradycyjny kabel elektroniczny 300 V – a jest znacznie mniejszy i bardziej elastyczny. Kabel  SpaceMaker  ma oko