Постоянно попадаются статьи на тему "Интернета вещей". Очередная статья в тему.
ИсточникПромышленная автоматизация и «Интернет Вещей» Билл Лайдон, для InTech
Идея «Интернета Вещей» (Internet of Things, IoT) уже некоторое время будоражит информационно-компьютерную отрасль. Промышленная автоматизация также начинает исследовать и внедрять концепцию и технологии «Интернета Вещей». Есть много терминов, касающихся этой концепции: устройство-устройство (М2М), «Интернет Всего», «Интернет Вещей», и «IP до края». Кевин Аштон, британский пионер новейших технологий, признан изобретателем термина «Интернет Вещей», и, принято считать, что это произошло в 1999 г. Хотя, сама концепция обсуждается в литературе как минимум с 1991 г. (
http://www.en.wikipedia.org/wiki/Kevin_Ashton). В 2008 г. IBM запустила свою инициативу «Разумная Планета» (Smart Planet). В том же году началось движение за распространение IP-технологий для коммуникаций между «разумными» устройствами.
Мир «Интернета Вещей» («ИВ») – это мир, наполненный разумными датчиками (аналоговыми и цифровыми), а также, исполнительными устройствами (также, аналоговыми и цифровыми), общающимися по IP-протоколу для повышения эффективности и производительности. Это ключевой протокол Интернета, обеспечивающий доставку пакетов от одного хоста другому ориентируясь исключительно на IP-адреса в заголовках пакетов. Есть множество приложений «ИВ», которые можно улучшить с помощью датчиков и систем управления – приложения здравоохранения, управления дорожным движением, обеспечения безопасности транспортных средств, сельскохозяйственные и промышленные. Эта концепция предполагает совместное использование датчиков и систем управления с «Большими Данными» и аналитикой для обеспечения высоких уровней оптимизации и эффективности.
У промышленной автоматизации уже есть своя история применения коммерческих технологий, получивших широкое распространение, а также, история применения технологий «ИВ» для улучшения производительности и интеграции с бизнес-системами, в качестве следующего шага.
Промышленная автоматизация«ИВ» в применении к автоматизации позволяет создавать системные архитектуры, которые оказываются более экономными, гибкими и эффективными. Цель – бесшовные коммуникации и взаимодействие с промышленным полевым вводом/выводом, включая датчики, исполнительные устройства, анализаторы, приводы, системы машинного зрения, видео, робототехнику, ради повышения производительности и гибкости производства. Эта революция донесет машинный интеллект до самой периферии систем, и все промышленные устройства, включая устройства ввода/вывода, будут поддерживать IP. Беспроводные устройства с поддержкой IP, включая смартфоны, планшеты и сенсоры, уже используются в промышленной автоматизации. Открытые беспроводные стандарты для обеспечения ввода/вывода датчиков, такие как WirelessHART, ISA100 и WIA-PA, все обеспечивают поддержку IP, включая его версию v6, обеспечивающую большее пространство адресов и улучшенную кибербезопасность.
Поддержка IP в современных архитектурах автоматизации производства позволяет передать больше функций новому поколению мощных промышленных контроллеров, датчиков и исполнительных устройств с встроенными процессорами. Это устранит необходимость в middleware ПО – как правило, неудобном в использовании, дорогом и трудном в поддержке.
IPSO AllianceIPSO – глобальный форум, в рамках которого сотрудничает множество компаний, включая высокотехнологичные компании из Fortune 500. Основанная в 2008 г., эта неприбыльная организация ставит своей целью создание прочного фундамента для роста промышленности, путем укрепления связей между компаниями, максимальной осведомленности о технологиях, образования и обучения, стимуляции исследований и повышения уровня понимания IP и его роли в «ИВ». Я задал несколько вопросов IPSO об «ИВ».
Каково ваше функциональное определение «ИВ»?«Соединение несоединенного. Это подразумевает идентификацию устройства; коммуникационную инфраструктуру, способную безопасно поддерживать миллиарды устройств; открытые стандарты для поддержки инноваций и в человеческом и в машинном окружении. За «ИВ» стоят десятилетия инноваций и проектов мирового масштаба с использованием IP и ассоциированных протоколов безопасности», отметил президент IPSO Патрик Веттервальд.
Какие по мнению вашей организаций стандарты являются наиболее важными для успеха «ИВ»?«IPv6 везде вплоть до конечных устройств – общая основа «ИВ». Международные организации стандартизации во всех областях (промышленная, «разумные сети», транспорт, домашние хозяйства), уже опубликовали стандарты, основанные на IP-коммуникациях, и будут продолжать работать над дальнейшим распространением IP-технологий. За технологии Интернет-протоколов отвечает IETF (Internet Engineering Task Force). Тесное сотрудничество с IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineering) обеспечивает бесшовную совместную работу всех коммуникационных уровней. ISA и IEC – другие примеры организаций, опубликовавших стандарты, основанные на IPv6» – отметил Веттерланд.
Паскаль Туберт, ведущий технический специалист в Cisco, член IPSO и со-председатель IETF 6TiSCH, также прокомментировал «ИВ»: «Беспроводные сети датчиков позволяют расширить границы систем мониторинга и управления за физические пределы доступные с проводными соединениями. Следующий этап оптимизации процессов будет достигнут путем использования в настоящее время пока еще не задействованных данных из распределенных сетей датчиков, а также, расширенных аналитических функций. Это потребует комбинации лучших информационных и операционных технологий (ИТ и ОТ), их реальной конвергенции – а это то, что мы знаем как «Промышленный Интернет». Эта эволюция прекрасно иллюстрируется возникновением «чувствительных ко времени сетей» – как в проводных сетях с детерминированным Ethernet, так и беспроводных сетях с 802.15.4е TSCH. Первоначально движителем этого были приложения промышленной автоматизации, затем, эта концепция распространилась на другие области – аудио, видео, финансы».
Альянс не так давно объявил об IPSO CHALLENGE 2014, глобальном турнире, посвященном «ИВ», в рамках которого IPSO и его спонсоры присуждают денежные призы за самые инновационные примеры использования IP в «ИВ». Призы и другие поощрения достигают стоимости более 50 000 USD, и 10 полуфиналистам будет предоставлена возможность продемонстрировать работающие прототипы инвесторам и отраслевым экспертам на Sensor Expo 2014.
Большие данные/аналитикаМощные промышленные контроллеры и датчики/исполнительные устройства со встроенным процессорами могут «на местном уровне» осуществлять управление, оптимизацию, аналитику, а также, очищать данные. Интеллектуальные датчики, исполнительные устройства, устройства вывода с поддержкой IP будут осуществлять коммуникации, связанные с управлением, как горизонтальные, так и вертикальные, в рамках архитектур систем автоматизации. Эти устройства, кроме того, становятся источниками «больших данных», доступных через IP-коммуникации, и объединяемых с помощью специализированного ПО, использующего большое количество процессоров, не разделяющих единую память.
Hadoop, формально называемый Apache Hadoop – это проект Apache Software Foundation и открытая программная платформа для масштабируемых распределенных вычислений (Примечание: Hadoop – название, придуманное автором проекта Даугом Каттингом, и это не акроним). Hadoop анализирует как структурированные, так и неструктурированные данные. Библиотека Apache Hadoop, изначально, это фреймворк, обеспечивающий распределенную обработку больших наборов данных рядом компьютерных кластеров, с помощью очень простой программной модели. Hadoop может масштабироваться от единичных серверов до тысяч процессоров, каждый из которых обеспечивает локальные вычисления и хранение данных.
OPC UA OPC UA поддерживает «ИВ» с помощью эффективной и безопасной инфраструктуры для коммуникаций между датчиками и контроллерами с бизнес-системами предприятий – ради осуществления эффективного управления производственными процессами. Для этого используются веб-сервисы, которые становятся все более предпочитаемым методом коммуникаций между системами и взаимодействия между всеми сетевыми устройствами. World Wide Web Consortium (W3C), основная организация стандартизации для World Wide Web, определяет веб-сервисы как «программную систему, разработанную для поддержки сетевых взаимодействий уровня устройство-устройство».
Интегрированные веб-сервисы PLCopenPLCopen и OPC Foundation сотрудничают вот уже несколько лет, и разработали функциональные блоки PLCopen для IEC 61131-3, включающие OPC UA. Эти функциональные блоки OPC UA делают легкой задачей для программистов ПЛК бесшовную и прозрачную передачу информации непосредственно от контроллеров в другие системы, включая бизнес-системы, с использованием веб-сервисов. Новые функциональные блоки позволяют пользователям ПЛК, сертифицированных PLCopen, представлять информацию семантическим, стандартизированным путем для прозрачного обмена данными между SCADA, MES, ERP-системами, а также, непосредственно между ПЛК.
Ээлко ван дер Вал, управляющий директор в PLCopen, описал это следующим образом: «Коммуникации – это не просто данные. Коммуникации – это информация, и доступ к ней, простой и безопасный. Для коммуникаций в рамках «Промышленность 4.0» или «ИВ», нужны повсеместно распространенные открытые стандарты. Для обеспечения этих стандартов, PLCopen и OPC Foundation начали сотрудничать. Технология OPC UA создала возможность для безопасных и прозрачных коммуникаций, независимых от особенностей используемой сети. Это – основа новой эпохи в истории коммуникаций для управления производственными процессами. PLCopen обеспечивает технологию, необходимую для гармонизированного доступа к информации в контроллерах. Это означает, что коммуникации в цеху становятся возможными прямо «из коробки». PLCopen даже обеспечивает коммуникации «устройство-устройство», а также, коммуникации «устройство-облако», соединяя контроллеры с миром и мир с контроллерами.
Интеграция промышленностиКомпании тесно занимаются интеграцией производственных и бизнес-систем ради повышения эффективности вот уже много лет. Промышленные ИТ в течение ряда лет эволюционировали из ERP, планирования складских запасов, планирования ресурсов производства, MES до уровня интегрированных комплексов, объединяющих бизнес-функции, управление цепочками поставок, управление активами, планирование производства и оптимизацию. Эти системы уже обеспечивают работу в режиме реального времени, что стало возможным благодаря расширяющейся доступности IP-технологий. Поэтому данные системы уже реально способствуют повышению эффективности производства и возврату инвестиций. Задача производственных и ИТ-подразделений – совместно управлять применением новых технологий для решения задач производительности. Уже есть XML-стандарты для ISA95/IEC/ISO 62264 (B2MML) и ISA88/IED/61512 (BatchML) для бесшовной работы в этой новой среде. ИТ-служба вполне может стать катализатором для тесной интеграции бизнес-систем и АСУ ТП.
Проблема информационной безопасности«ИВ» использует стандарты, технологию и инфраструктуру IP-коммуникаций, и это существенный риск, так все IP-технологии, включая те, что обслуживают системы промышленной автоматизации, уязвимы для кибератак. Отрасль уже признала, что риск кибератак в промышленной среде существенно вырос: ненамеренные нарушения защитного периметра, промышленный шпионаж, или организованные враждебным государством атаки. Подобные инциденты могут приводить к незапланированным простоям, перерывам в доступности оборудования, остановкам производства. Это настоящая дилемма. Преимущества применения технологий «ИВ» ради повышения эффективности и продуктивности, отчасти, противоречат основной цели в области информационной безопасности – держать нарушителей «на расстоянии». Стандарты ISA-99 (Безопасность промышленных систем автоматизации и управления) и ISASecure EDSA – два важнейших элемента обеспечения безопасности систем. EDSA фокусируется на безопасности встраиваемых систем и регламентирует характеристики этих устройств, а также, процессы по их разработке. Встраиваемое устройство, соответствующее требованиям спецификаций ISASecure EDSA, получает соответствующую сертификацию. Она позволяет «с одного взгляда» получить понимание о характеристиках и возможностях устройства в области безопасности. Это своего рода независимое отраслевое «клеймо», схожее с сертификацией SIL (уровень полноты безопасности) (ISO/IEC 61508). Сертифкация ISASecure EDSA обеспечивает три уровня признания устройства, отражающих степень его безопасности (
http://www.isasecure.org).
Промышленность 4.0«Интернет Вещей» – ключевая технология проекта «Промышленность 4.0», разработанного в рамках «Стратегии Высоких Технологий» Германского федерального правительства, которая фокусируется на информационно-коммуникационных технологиях. Данная стратегия была принята в 2006 г., повторно одобрена федеральным правительством в 2009 г., и расширена в 2010 г., уже в статусе «Стратегии», реализация которой рассчитана на срок до 2020 г. Участники проекта: частные компании, Федеральное министерство образования и исследований, Федеральное министерство экономики и технологий, а также, Федеральное министерство внутренних дел. В конце 2011 г. Группа продвижения KOMMUNIKATION Германского научно-промышленного исследовательского союза создала рабочую группу, задачей которой стала разработка всеохватывающих стратегических рекомендаций по внедрению концепции «Промышленность 4.0». Целью является создание интеллектуального предприятия, характеризуемого адаптивностью, эффективным использованием ресурсов, эргономикой, а также, интеграцией заказчиков и бизнес-партнеров в различных процессах.
Последствия для промышленностиСила «Интернета Вещей» заключается в том, что, благодаря ему, со всем, вплоть до конечных устройств, включая датчики, исполнительные устройства и устройства управления (контакторы, реле, выключатели), можно связаться по инфраструктуре Интернет. Этот доступ открывает возможности для целостной и адаптивной автоматизации – и все это ради повышения эффективности. Это логическая эволюция, согласующаяся с трендом «ИВ», и ведущая к более прозрачному и эффективному производству, а также, лучшей интеграции c бизнес-системами.
Риски конкуренцииПо мере эволюции архитектур, у пользователей есть два больших риска. Первый риск – принять новые технологии до того, как они себя зарекомендовали и прошли стадию «болезней роста». Второй риск – не принять их в момент, когда они уже «устоялись», не успев сделать это до конкурентов, чтобы опередить их на рынке.
Чем занимаются поставщики«ИВ» предсказывают судьбу катализатора мощного роста рынка систем управления и мониторинга, и к этой концепции присматриваются большинство поставщиков систем промышленной автоматизации. Есть множество идей на эту тему. Я задал несколько вопросов многим ведущим вендорам, для того, чтобы получить их мнение по ряду вопросов:
•каково ваше функциональное определение «ИВ»?
•как изменятся системы промышленной автоматизации для достижения целей «ИВ»?
•какие продукты (аппаратные/программные) из тех, что вы сегодня предлагаете, могут стать компонентами будущей системы «ИВ»?
•какие из подобных продуктов вы представите в течение следующих 12 месяцев?
Ответы на эти вопросы, данные целым рядом вендоров, вы сможете узнать в одной из наших следующих публикаций.