Jak to vypadá s mobilní konektivitou v průmyslovém sektoru?

Obrázek 1: Zařízení HMI s vlastním displejem nebo bez něj mohou poskytovat data a zobrazovat informace prostřednictvím mobilních zařízení. Všechny obrázky publikovány se svolením společnosti AutomationDirect Obrázek 1: Zařízení HMI s vlastním displejem nebo bez něj mohou poskytovat data a zobrazovat informace prostřednictvím mobilních zařízení. Všechny obrázky publikovány se svolením společnosti AutomationDirect

Zavádění mobilního připojení v rámci průmyslové automatizace se neustále rozšiřuje, protože patřičné technologie se zdokonalují a obavy uživatelů jsou průběžně řešeny.

Mobilní konektivita je v hledáčku většiny spotřebitelů, kteří se stali závislými na pohodlném přístupu k informacím, technologiím a osobní komunikaci prostřednictvím telefonů a tabletů. Co se týče odvětví průmyslové automatizace, v posledních několika letech bylo o využití mobilních technologií určených k vizualizaci a přístupu k datům napsáno mnoho. To dokazuje, že průmysl s určitým zpožděním kopíruje komerční trendy, což mu umožňuje řada nových hardwarových, softwarových a síťových nástrojů.

Jak je přijímáno mobilní zpřístupnění v rámci průmyslového odvětví a jaké problémy se objevují, když uživatelé začínají s implementacemi? Pro zmapování situace provedla společnost AutomationDirect průzkum mezi průmyslovými uživateli v červnu 2016 a poté v srpnu 2021. Z výsledků vyplývá, že mnoho průmyslových uživatelů, jejichž počet v posledních letech roste, používá technologie vzdáleného přístupu prostřednictvím internetu a webových prohlížečů na PC.

Přibližně před pěti lety používalo k tomuto účelu jakoukoli formu mobilních zařízení pouze 28 % respondentů. Od tohoto průzkumu se procento výrazně zvedlo, protože podle nejnovějšího šetření nyní používá mobilní zařízení k připojení ke svým průmyslovým automatizačním systémům denně, týdně nebo alespoň jednou měsíčně neuvěřitelných 62 % dotázaných. Tento článek se zabývá některými dalšími, nedávno zjištěnými trendy, jež jsou spojeny s mobilním přístupem k průmyslové automatizační technice.

Smysluplnost mobilních zařízení

Existuje mnoho technických možností, jak vytvořit mobilní přístup; tyto metody lze použít jednotlivě nebo v kombinaci. Mobilní připojení může být striktně vázáno na konkrétní místo nebo se může rozšířit do cloudu a zajistit tak celosvětovou mobilní uživatelskou dostupnost. Mezi nejoblíbenější technické možnosti patří tyto kombinace:

  • jeden nebo více programovatelných logických automatů (PLC) se připojí k místnímu hardwarovému operátorskému terminálu s rozhraním člověk–stroj (HMI), který následně poskytuje data a zobrazuje informace mobilním zařízením (viz obr. 1);
  • PLC nebo HMI předávají data zprostředkovatelům v cloudu pomocí zjednodušené komunikace typu publish/subscribe message queuing telemetry transport (přenos vzdálených měření pomocí front zpráv – MQTT) a mobilní aplikace pak slouží k přístupu k těmto datům;
  • jeden nebo více PLC se připojí k HMI nebo ke sběru dat (SCADA) na bázi PC a ten následně poskytuje data a zobrazuje informace mobilním zařízením;
  • PLC s podporou cloudu se připojují přímo ke cloudovým službám průmyslového internetu věcí (IIoT), jenž je nabízen dodavateli nebo jinými poskytovateli, jako je Microsoft Azure (viz obr. 2), a poskytují uživatelům celosvětový mobilní přístup.

PLE2112 MAG AutomationDirect Fig2 IIoTObrázek 2: Cloudové platformy IIoT představují oblíbený způsob propojení s daty PLC a jejich zpřístupnění vzdáleným a mobilním uživatelům, protože tyto služby lze snadno konfigurovat; současně jsou bezpečné a škálovatelné

Někteří uživatelé vyžadují základní indikaci několika datových bodů, zatímco jiní očekávají grafické prostředí HMI podobné tomu, které nabízí HMI na PC. Pro uživatele, kteří chtějí umožnit mobilní přístup do svých systémů, existuje v současné době mnohem více možností než kdysi.

Jak důležitý je mobilní přístup?

Zdá se, že téměř každé digitální zařízení v každodenním životě podporuje mobilní přístup, někdy možná až do té míry, že je přetížené. Co se týče systémů průmyslové automatizace, existuje mnoho důvodů, proč je vhodné umožnit mobilní zpřístupnění.

Obsluha může pomocí mobilních aplikací vizualizovat automatizovaná zařízení a systémy bez ohledu na to, kde se aktuálně nachází. Odborníci tak jsou schopni komunikovat s provozy v rámci celého podniku nebo na mnoha pobočkách po celém světě. Technici údržby mohou dostávat upozornění na alarmy a trendy indikující potíže, aby mohli pohotově zareagovat. Inženýři mají možnost shromažďovat a analyzovat větší množství dat a optimalizovat tak výrobu.

Průzkum ukázal, že více než 80 % uživatelů z oboru považuje mobilní konektivitu, vizualizaci a přístup k datům za velmi důležitou záležitost. Při tak vysoké úrovni zájmu je důležité pochopit překážky, které brání rozšíření mobilního přístupu k průmyslové automatizaci.

Překážky bránící širšímu využití mobilní konektivity

Ačkoli mobilní přístup k systémům průmyslové automatizace přináší uživatelům mnoho výhod, zvyšuje bohužel i riziko kybernetických útoků. U koncových uživatelů, kteří v současné době mobilní přístup nevyužívají, uvádí více než 80 % respondentů na prvním místě obavy o bezpečnost. Provozní zařízení, jako jsou PLC a HMI, jež jsou používaná k zajištění mobilního přístupu, by měla mít zabudované bezpečnostní funkce a měla by používat pouze bezpečné komunikační protokoly a služby (viz obr. 3).

PLE2112 MAG AutomationDirect Fig3 commsObrázek 3: Moderní PLC poskytují mnoho způsobů, jak umožnit bezpečné vzdálené připojení, jako je například přímé zpřístupnění webových stránek, publikování dat do cloudu prostřednictvím MQTT, využití certifikované konektivity Microsoft Azure apod.

V menší míře průzkum prokázal, že uživatelé, kteří dosud mobilní přístup nezavedli, chtějí řešení nabízející dostatečný výkon, intuitivní aplikace a nízkou cenu. To jsou běžné cíle uživatelů jakékoli technologie a lze je splnit použitím aplikací, jež zobrazují nejužitečnější funkce tradičních HMI a zároveň pracují s potenciálně omezenou šířkou pásma.

Další potenciální omezení se týkají samotných mobilních zařízení. Koncoví uživatelé, kteří dosud mobilní zařízení nepoužívají, se obávají, kolik toho lze na tak malé obrazovce skutečně udělat, jak vytvořit postupy pro používání mobilních zařízení a jak koordinovat proces schvalování mezi odděleními provozních (OT) a informačních technologií (IT).

Na základě odpovědí uživatelů, kteří mobilní přístup již zprovoznili, se zdá, že některé z těchto obav řeší pomocí zařízení ve vlastnictví firmy. Přibližně 50 % těchto uživatelů se spoléhá na firemní zařízení s částečně omezeným přístupem a zhruba 25 % používá firemní zařízení s plným přístupem. Pouze asi 25 % společností umožňuje uživatelům připojit se pomocí zařízení vlastněných zaměstnanci.

Zkušenosti s mobilními zařízeními

U koncových uživatelů, kteří se již posunuli kupředu a zavedli mobilní připojení, existují jistá pozitivní zjištění, ale také náznaky práce, kterou je třeba vykonat. Z průzkumu vyplývá, že téměř 20 % uživatelů považuje mobilní možnosti za přesně takové, jaké očekávali a v něž doufali, ale více než 50 % si myslí, že mobilní připojení funguje dobře, avšak postrádají určité funkce. Na druhou stranu více než 20 % uživatelů mobilního připojení považuje jeho možnosti za velmi nedostatečné. Kromě zkušeností koncových uživatelů si více než 20 % respondentů myslí, že mobilní rozhraní je obtížně konfigurovatelné a spravovatelné.

Níže uvádíme některé výhody a oblasti zlepšení, které koncoví uživatelé objevují při používání mobilního připojení (dle průzkumu seřazeno od nejčastějších po nejméně časté):

  • výstražná a alarmová oznámení;
  • diagnostika a preventivní údržba;
  • zlepšení procesů;
  • kontrola kvality;
  • energetická účinnost;
  • předvídání vývoje výroby.

Někteří uživatelé uvádějí jako hlavní výhody pohodlí a flexibilitu. Mobilní zařízení nabízí potenciál pro poskytování indikací problémů a klíčových ukazatelů výkonnosti (KPI) kdykoli a kdekoli se operátoři, pracovníci údržby a technici nacházejí, avšak někteří uživatelé nejsou plně spokojeni s implementací vzdáleného přístupu ve své společnosti.

Mobilní konektivita se bude dál vyvíjet

Průzkum ukázal, že odvětví průmyslové automatizace v návaznosti na komerční a spotřebitelské trendy postupně zavádí technologie mobilního připojení. Stejně jako v mnoha jiných případech, kdy průmysl přijímá komerční technologie, dochází ke zpoždění kvůli obavám uživatelů. Dalo se to očekávat, protože průmyslové systémy jsou kritické z hlediska bezpečnosti a provozuschopnosti, takže všechny nové technologie musejí být pečlivě prověřeny s ohledem na bezpečnost a výkon.

Naštěstí existuje řada možností, jak navrhnout bezpečný vzdálený přístup do nových systémů nebo jak jej přidat do stávajících zařízení. Mnoho hlavních obav týkajících se bezpečnosti, výkonu a jednoduchosti již bylo vyřešeno. Uživatelé si mohou zvolit vhodný koncept, který vyhovuje jejich potřebám a zajišťuje budoucí škálovatelnost. Mobilní připojení k průmyslové automatizaci je zde, aby se používalo, a vše nasvědčuje tomu, že již dnes přináší hodnotu a bude se dále zlepšovat a vyvíjet.

Bill Dehner strávil většinu své patnáctileté inženýrské kariéry navrhováním a instalací průmyslových řídicích systémů pro ropný a plynárenský průmysl, energetiku a manipulaci s obaly. Má bakalářský titul v oboru elektrotechniky s diplomem z avioniky od USAF a v současné době pracuje pro společnost AutomationDirect jako inženýr technického marketingu.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz