Ne všechny platformy IIoT jsou stejné

Mít nejlepší architekturu průmyslového internetu věcí (IIoT) s nejmodernější technologií neprospívá žádné společnosti, pokud není vázána na konkrétní účel a obchodní výsledky.

Internet věcí (IoT) nebo průmyslový internet věcí (IIoT) nejsou cílem samy o sobě. Měly by existovat k dosažení určitého účelu. Tímto účelem může být řešení obchodního problému, zvýšení objemu operací nebo účinnosti a efektivity dodavatelského řetězce nebo umožnění přesnějšího sledování. Existuje mnoho důvodů nebo obchodních případů spolu se stejným počtem obchodních otázek, na které je třeba odpovědět. Společnosti si však někdy kladou nesprávnou otázku. Otázkou bývá nejprve technologie a architektura a až potom obchodní hodnota, přičemž by to mělo být naopak.

Mít nejlepší architekturu s nejmodernější technologií neprospívá žádné společnosti, pokud není vázána na konkrétní účel a obchodní výsledky. Pokud technologie neodpovídá na obchodní otázku nebo neřeší obchodní problém, jsou to zbytečně vyhozené peníze. První otázkou na cestě k IIoT by vždy mělo být „proč“.

Jakmile společnost ví, jaké provozní výzvy je třeba vyřešit, další otázka zní „kde začít“. Na jaký závod, podpůrnou službu, logistiku, sklad nebo pomocný program by se společnost měla zaměřit nejdříve? To je důležité, protože společnost chce již u prvního projektu prokázat hodnotu a návratnost. Společnost by však neměla být myšlenkově limitovaná a navrhovat jen pro omezený rozsah. Je velmi tenká hranice mezi doporučením pragmatického řešení specifického problému a vytvořením dlouhodobé globální vize.

To nás přivádí k otázce „jak“. Mnoho společností dobře ví „co“, ale už tápají v tom „jak“. Na otázku „jak“ je nutno odpovědět, aby byly strategie IIoT pro společnosti reálné.

Definování architektur IoT a IIoT

Na lokálních i globálních fórech byla věnována značná doba definování architektury IoT a IIoT. Referenční model IoT World Forum se blíží definici dobrého přehledového modelu. Níže uvedený referenční model obsahuje všechny prvky komponenty potřebné k poskytnutí úplného řešení IIoT pro výzvy reálného světa.

Referenční model IoT World Forum obsahuje sedm vrstev. Zde nastíněný model má osm vrstev pro rozlišení mezi lokální a globální konektivitou.

Pro nás nejsou konektivita mezi stroji nebo připojení přístroje k zařízení na okraji (jako Bluetooth, Smart Bluetooth, Zigbee a Wi-Fi) stejné jako to, co je klasifikováno jako globální konektivita. Existují samozřejmě i takové, jako jsou Sigfox a LoRaWAN, které lze považovat za místní i globální, ale obvykle se považují za globální řešení připojení. Pokud jde o referenční model IoT World Forum, je to jediná oblast, kde se odchylujeme.

IIot platformyUpravený referenční model IoT World Forum s osmi vrstvami namísto sedmi k rozlišení mezi lokálními a globálními modely.

Platformy IoT

Poskytovatelé technologií, ať už hardwaru, nebo softwaru, vám řeknou o svých „platformách IoT“. Při hodnocení platforem na základě výše uvedené referenční architektury je většina platforem neúplná, nebo pokud jsou kompletní, jedná se pouze o určitou specifickou oblast.

Lokální připojení je pro jakýkoli projekt IIoT rozhodující. Vzhledem k tomu, že IIoT působí v prostředí reálného času, je pro úspěšnou implementaci jakéhokoli řešení zásadní lokální konektivita.

Po vyhodnocení řady dodavatelů „IoT platforem“ se zřetelně ukázalo, že „platformy“ prodejců spadají do dvou širokých oblastí: do oblasti se zaměřením na hardware (úrovně 2 až 5) a do oblasti se zaměřením na software (úrovně 5 až 8). Hodnocení rovněž ukázalo, že „platformy zaměřené na software“ jsou obvykle silné na úrovních 5 a 6, přičemž úrovně 7 a 8 jsou dostupné pouze pro specializované funkce.

Z dokončených projektů internetu věcí je zřejmé, že výše uvedené je obecný stav věcí. Odhaduje se, že kompletní řešení IoT s přidanou hodnotou zahrnuje v průměru 20 až 35 dodavatelů. Není to nutně špatná věc, protože různí zákazníci mají různé požadavky, ale znamená to více bodů potenciálního selhání. Někteří zákazníci mohou mít spodní vrstvy již vyřešené, ale potřebují softwarovou platformu a aplikace. Ostatní mohou potřebovat propojení mezi nižšími úrovněmi a stávajícími softwarovými aplikacemi.

Faktory ke zvážení u platformy IIoT

Při výběru platformy IIoT a implementačního partnera je třeba zvážit spoustu věcí. Důležité jsou typy služeb a modely služeb poskytované prodejcem. Ačkoli většina platforem směřuje ke cloudu jako modelu služeb, některé stále poskytují investiční (CAPEX) a lokání řešení. Toto je významným aspektem, zejména pro IIoT v průmyslových odvětvích, kde je kritická zpětná vazba a reakce v reálném čase. Někteří výrobci pro ně také nabízejí hybridní model, kde jsou zařízení nebo aplikace s rychlou odezvou na úrovni závodu a zprávy, analytika dat a přehledové panely se provádějí v cloudu.

Velmi důležité jsou také znalosti v příslušné doméně nebo případy využití platformy, zejména v prostředí IIoT, stejně jako spolehlivost připojení, ukládání dat a extrakce dat pro získání obchodní hodnoty. Je také důležité vědět, jak snadné je spravovat zařízení připojující se k platformě a jak snadná bude podpora platformy a zařízení.

Náklady nebo model kalkulace nákladů musí odpovídat obchodním potřebám. Zde je důležité podívat se na aktuální obchodní potřeby a na širší přehled (budoucí potřeby). Přestože nízké náklady na jedno zařízení mohou být u malé implementace atraktivní, celkově se může řešení rychle prodražit.

Je také důležité rozumět, jak je platforma kompatibilní s obchodní činností a jak se připojí k současné infrastruktuře. Škálovatelnost a zabezpečení jsou velmi důležité nejen z hlediska nákladů, ale také z hlediska správy zařízení a podpory.

Zabezpečení platformy je faktor, který lze snadno přehlédnout. Potřeba zabezpečení platí napříč různými vrstvami. Je důležité, aby každé zařízení připojené k platformě bylo autentizováno, a komunikační kanál by měl být v ideálním případě šifrován. Platforma by měla být schopna bezpečně ukládat data a umožňovat přístup k datům a řídicím panelům na základě skupinových uživatelských práv, jako jsou práva správce, zpětný zápis, pouze pro čtení a definování, které sady dat budou viditelné pro kterou skupinu.

Posledním důležitým hlediskem jsou nástroje a schopnost integrovat a zpracovávat data, a to jak zespoda (úroveň 2) nahoru (úroveň 8), také nazývaná integrace na sever, tak odshora (úroveň 8) dolů (úroveň 2), také nazývaná integrace na jih. To je velmi důležité, protože někteří dodavatelé velmi dobře zvládají integraci na sever, ale bojují s integrací na jih.

Zejména pro IIoT je schopnost zasílat informace dolů do přístrojů velmi důležitá, protože čisté vykazování v rychle se měnícím prostředí bude nedostatečné. Podívejte se konkrétně na ovladače nebo protokoly podporované platformou a ujistěte se, že podporuje protokoly IIoT, jako jsou OPC, fieldbus, Profibus atd., pro integraci na jih a má odpovídající API atd. pro integraci na sever. Opět platí, že přístup k datům by měl být zabezpečený, autentizovaný a sledovaný.

Při výběru platformy IIoT je velmi důležité projít různými faktory a zajistit, aby platforma vyhovovala vašim konkrétním dlouhodobým a krátkodobým potřebám.

Funkčnost platformy IIoT

Při pohledu na celou sestavu IIoT je patrné, že na platformě IIoT musí být k dispozici celá řada funkcí, které usnadní implementaci a sníží počet dodavatelů zapojených do řešení IIoT. Platforma potřebuje prostředí pro vývoj zákaznického (front-end) nebo uživatelského rozhraní, které je uživatelsky přívětivé a snadno použitelné. Musí počítat s použitím a umožňovat nejrůznější komunikační protokoly směrem na sever i na jih.

Vyžaduje uživatelské rozhraní, které umožňuje správu zařízení, sledování stavu zařízení a seskupování zařízení. Platforma musí poskytovat prostředí pro ukládání dat, které je škálovatelné a zabezpečené, ale umožňuje snadný přístup k datům a jejich získávání. Musí také poskytovat nástroje pro snadný vývoj přehledových panelů pro zobrazování hodnot a trendů v reálném čase, neboť to je v konečném důsledku zobrazení, které zákazník potřebuje pro lepší obchodní rozhodování.

Přestože všichni uživatelé nevyžadují platformu typu multi-tenancy (jedna platforma pro více oddělených uživatelů), může se stát, že společnost chce v rámci platformy oddělit data, aby ne všechna data byla viditelná všem uživatelům, a každá uživatelská společnost může mít svůj vlastní firemní vzhled a způsob ovládání. Pokud jsou používány konkrétně v prostředí IIoT, velmi důležité jsou faktory, jako je řízení pracovního toku či oznamování a alarmy, které slouží k informování provozovatelů zařízení, supervizorů a vedoucích pracovníků, když věci nejdou podle plánu.

Musí být k dispozici nástroje umožňující pokročilé analýzy dat, jako je strojové učení (ML), pokročilé rozpoznávání vzorů (APR), umělá inteligence (AI), robotická automatizace procesů (RPA), akustická analýza a rozpoznávání obličeje a obrazu. Tyto nástroje nakonec při správném používání zvýší efektivitu podniků.

Pokud platforma tyto nástroje nemá (a jen velmi málo z nich je má), pak by měla být k dispozici alespoň data a možnost je snadno extrahovat pomocí standardních nástrojů a protokolů do jiných aplikací, které tyto nástroje mají k dispozici.

Platforma musí být flexibilní, pokud jde o to, kde bude hostována, zejména pro IIoT, protože hybridní model bude pravděpodobně nejefektivnější, a to především v průmyslových odvětvích se zpracováním v reálném čase. Dostupnost poprodejní podpory a podpory administrace vnitrofiremního rozhraní (back-end) platformy je pro dlouhodobě udržitelné řešení také velmi důležitá.

Hodnoťte s ohledem na dnešní i budoucí potřeby

Ne všechny platformy jsou rovnocenné. Aby společnost získala co nejlepší platformu IIoT, musí věnovat čas hodnocení dodavatelů. Nahlédněte pod pokličku a požádejte dodavatele, aby vysvětlil, jak se staví k řešení různých faktorů. Podívejte se na všech osm vrstev, určete, co je součástí platformy a co je „zakoupená“ funkčnost od třetích stran. Najděte nejvhodnější řešení současných a budoucích firemních problémů.

Gerhard Greeff, člen představenstva MESA EMEA. Tento článek byl původně publikován na blogu MESA International. MESA International je obsahovým partnerem vydavatelství CFE Media. Upravil Chris Vavra, redaktor časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com