Keittokirja IoT-ympäristöjen rakentamiseen

• Menestyksekkäiden IoT-ympäristöjen rakentamiseen kuuluu kolme harkittua tasoa: "kakku", niin sanotusti prosessi-, tehdas- ja yritystaso.
• IoT-rakentajat voivat tunnistaa näiden kolmen kerroksen elementit, jotka muodostavat heidän IoT-ympäristönsä.
• Tunnistamalla kunkin kerroksen ja sen elementit IoT-arkkitehdit voivat luoda IoT-prosessit, jotka vievät eteenpäin heidän yritystensä liiketoimintatavoitteita.

Teollisuussektori on vuosisadan ajan pyrkinyt tehostamaan materiaalien tai osien muuntamista tuotteiksi.

Ei ole yllätys, että valmistussektori on johtava IoT:n käyttöönotossa, mutta monet valmistajat kamppailevat edelleen IoT:n käyttöönotossa ja käytössä toiminnassa.

Niille, jotka tekevät niin, tässä on yksinkertainen resepti valmistus IoT-ympäristöjen rakentamiseen ja auttaa sinua matkan varrella. Tässä keskustelussa käytämme termiä "sensor" IoT-laitteille, jotka raportoivat tilan, "efektori" IoT-laitteiden luokalle, jonka tarkoituksena on siirtää tai avata jotain, ja "ohjain" IoT-laitteille, jotka muodostavat yhteyden ja ovat vuorovaikutuksessa anturit ja efektorit.

Korkean tason näkymä IoT-ympäristöistä

Yritykset ovat pyrkineet IoT:hen ja tehdaslattiaautomaatioon, ja jotkut ovat edistyneet merkittävästi. Paras lähestymistapa IIoT:ssä on sellainen, joka jakaa IoT-projektisi kolmeen erilliseen kerrokseen, kuten kakku.

Tämän rakenteen avulla valmistajat voivat sovittaa IoT-laitteet valmistusprosesseihin, yhdistää ne tehtaan työnkulkuun ja integroida työnkulun liiketoimintasovelluksiin, jotka hankkivat osia ja raaka-aineita ja myyvät valmiita tuotteita.

Tämän kolmikerroksisen lähestymistavan avulla IoT-ympäristöjen rakentajat voivat toteuttaa IoT-prosesseja, jotka kuvastavat liiketoiminnan tavoitteita.

IIoT-projektin ainesosat

Prosessikerros. Toisin kuin monet IoT-sovellukset, jotka rakentuvat antureista, jotka lukevat olosuhteita ja "vaikuttajia", jotka siirtävät tai muuttavat asioita todellisessa maailmassa, valmistus IoT rakentuu yleensä tietyistä prosesseista, joista jokainen koostuu valmistusvaiheen suorittamiseen tarvittavista työkaluista ja tarvittavista työntekijöistä. sen suorittamiseen ja IoT-laitteet, joita tarvitaan prosessin käärimiseen automatisoituun ohjauskuoreen. Näihin laitteisiin kuuluu paikallinen ohjain, jossa on omat laiteprotokollat ​​ja ohjelmointikieli, joka muuntaa IoT-laitteet itse prosessin aktiivisiksi komponenteiksi. Tämä prosessikerros on IoT-suunnittelun perusta.

Tehdasreunakerros. Valmistus alkaa prosesseista, mutta kaikki prosessit on koottava yhtenäiseksi tehdasvisioksi. Se on kakun toisen kerroksen tehtävä tehtaan reunakerros. Prosessikerros on tyypillisesti rakennettu laitteista ja erikoisohjaimista, kun taas tehtaan reunakerros on rakennettu "sulautetuista ohjaus-" tai "reunalaskenta"-laitteista, jotka ovat yhä todennäköisemmin jonkinlaisia ​​yleiskäyttöisiä laskentalaitteita. Tämä kerros ohjaa prosesseja niin, että tehdastyöt etenevät järjestyksessä ja niin työntekijöiden kuin koneiden tehdaslattian turvallisuus on taattu.

Business kerros. Tavarat eivät ilmesty tai katoa taianomaisesti tehtaalta. Valmistajilla on ohjelmistojärjestelmiä, jotka tukevat osien/raaka-aineiden toimitusta, usein perustuen periaatteisiin, kuten juuri-in-time (JIT) -tuotanto tai JIT-toimitusten aikataulutus varaston minimoimiseksi. On myös järjestelmiä, jotka hallitsevat valmiiden tuotteiden varastoa ja siirtävät ne myyntikanavalle. Nämä järjestelmät muodostavat yrityskerros kakku, paikka, jossa vanhat sovellukset kohtaavat IoT:n ja prosessiautomaation.

IIoT-ympäristön resepti

Koska prosessikerros on IIoT:n perusta, optimaalinen strategia alkaa siitä:

• Tee inventaario kunkin prosessielementin tulostetuista sovellusohjelmointiliitännöistä (API) tehtaalla. Huomaa API, verkkovaatimukset, tietomuodot ja kunkin kautta saatavilla olevan tiedon tyyppi. Jos tuetaan useita vaihtoehtoja, ei jokaisen ominaisuuksia.
• Varmista, että jokainen prosessirajapinta paljastaa keinon koordinoida prosessin aloitus- ja päättymisvaiheita korkeamman tason sovelluksen kanssa. Tunnista myös keinot
  prosessin "hätäpysäyttäminen" tarvittaessa.

Harkitse nyt prosessikerroksen ja tehtaan reunakerroksen välistä suhdetta. Sinun on muodostettava yhteys kunkin prosessikerroksen tehdasprosessin ja tehtaan reunakerroksen reunatietokoneen välille, joten näille yhteyksille on oltava yleisesti tuettu käyttöliittymä.

• Tee luettelo kaikista tuetuista sovellusliittymistä ja verkkoliitännöistä kunkin ehdokastehtaan reunajärjestelmän osalta. Edelliselle laitteelle voi olla useita käyttöjärjestelmä-, väliohjelmisto- tai sovelluspaketteja, joten tutustu niihin kaikkiin.
• Löydä yhteensopivuus käytettävissä olevien prosessikerrosrajapintojen ja tehtaan reunajärjestelmien välillä. Sopiva ottelu tukee kaikkea tarvitsemaasi viestien vaihtoa. Jos sopivia osumia on useita, etsi verkko/liitäntäyhdistelmä, joka sopii suurimmalle määrälle prosessikerroksen elementtejä, jotta tehdasreunojen käsittelyn monimutkaisuus vähenee.
• Paras käytäntö on sisällyttää tehtävään, jolla kaikki prosessikerroksen tietovirrat muunnetaan tehtaan reunasovelluksessa yhteiseksi datasanomarakenteeksi ennen käsittelyä. Tämä vähentää merkittävästi kehitys- ja ohjelmistojen ylläpitoponnisteluja, aikaa ja virheprosenttia.

Nyt jäälle kakku. Valmistavan IoT-kakun liiketoimintakerros vastaa integroinnista sovelluksiin, jotka käsittelevät osia, materiaaleja ja valmiita tuotteita. Tämä on myös paikka, jossa IoT:n valmistus lähtee paikallisesta tehdasympäristöstä joko muodostaakseen yhteyden yrityksen datakeskukseen tai julkiseen pilvisovellukseen.

• Useimmissa tapauksissa liiketoiminnan puolelta saatavilla olevat rajapinnat, jotka ovat käytettävissä tehtaan reunakerroksen yhteydessä, ovat melko staattisia. Tee luettelo näistä liitännöistä ja dokumentoi niiden vaatimukset ja ominaisuudet.
• Inventoi rajapinnat, joita tehtaan reunajärjestelmät voivat tukea, ja tunnista pienin määrä näistä liitännöistä, jotka sopivat liitettäväksi liiketoimintakerrokseen.
• Muista näiden yhteyksien turvallisuus, koska ne paljastavat rajapinnat ydinliiketoiminnan sovelluksille ja tietokantoille.

IoT-ympäristöjen rakentaminen vaatii viimeistelyä

IoT IoT:ssä on muutamia yleisiä sääntöjä, jotka tulee pitää mielessä, kun tutkitaan IoT-kakkumme kaikkien kolmen kerroksen vaihtoehtoja:

• Monet käyttäjät pitävät parempana langallisia yhteyksiä, kuten Ethernet, sekä prosessin ja tehtaan reunan välisissä yhteyksissä että tehtaan reunan ja yrityksen välisissä yhteyksissä. Tämä parantaa turvallisuutta ja luotettavuutta. Suojatun Ethernet-kaapelin käyttö voi vähentää koneen aiheuttamien sähköisten häiriöiden riskiä.
• Jos langatonta verkkoa käytetään tuotantokerroksessa, harkitse erillisten keskittimien käyttöä ja pidä tehdasverkko erillään muista Wi-Fi-käytöistä. Harkitse Wi-Fi 6:ta pakollisena laajamittaisessa käyttöönotossa tai silloin, kun muut käyttäjät jakavat saman Wi-Fi-verkon, ja käytä Wi-Fi 6:n "väriominaisuuksia" verkon kapasiteetin välittämiseen kriittisissä IoT-virroissa. Muista, että saadaksesi kaiken irti Wi-Fi 6:sta, tarvitset WiFi-6-yhteensopivuuden laitteissa ja lähiverkossa.
• Turvallisuus on kriittisin huolenaihe. Varmista, että toteutus sisältää hätäpainikkeet liikkeen pysäyttämiseksi ja työntekijöiden ja laitteiden suojaamiseksi.

IoT-ympäristösi dokumentointi

Keskeinen nyrkkisääntö on dokumentoida kaikki. Jokainen tehty päätös, jokainen konfiguraatioparametri, jokainen ohjelmistoelementti tai laite tulee dokumentoida täysin, päivityksiä muutoksineen ja tarkistaa säännöllisesti, jotta varmistetaan, että mitään ei ole jäänyt huomaamatta. Jos et dokumentoi selkeästi laitteita, yhteyksiä ja sovelluksia, siitä voi tulla tulevien ongelmien lähde, joista osa voi olla vakavia.