Szakácskönyv gyártási IoT-környezetekhez

• A sikeres IoT-környezetek felépítése három megfontolt réteget foglal magában: egy „torta”, úgymond folyamat, gyári és üzleti réteget.
• Az IoT-készítők azonosíthatják az IoT-környezetüket alkotó elemeket ebben a három rétegben.
• Az egyes rétegek és elemeik azonosításával az IoT-építészek létrehozhatják azokat az IoT-folyamatokat, amelyek továbbítják vállalkozásaik üzleti céljait.

Az ipari szektor egy évszázada azon fáradozik, hogy az anyagok vagy alkatrészek termékké való átalakítását hatékonyabbá tegye.

Nem meglepő, hogy a gyártási szektor vezető szerepet tölt be az IoT bevezetésében, de sok gyártó még mindig küzd azzal, hogyan vezesse be és használja az IoT-t a működésben.

Azok számára, akik ezt teszik, íme egy egyszerű recept gyártási IoT-környezetek felépítéséhez, és segítünk az úton. Ebben a megbeszélésben az „érzékelő” kifejezést azokra az IoT-eszközökre használjuk, amelyek állapotot jelentenek, az „effektort” a dolgok mozgatására vagy megnyitására szánt IoT-eszközök osztályára, valamint a „vezérlő” kifejezést olyan IoT-eszközökre, amelyek csatlakoznak és interakcióba lépnek vele. szenzorok és effektorok.

Az IoT-környezetek magas szintű nézete

A vállalatok az IoT és a gyári padló automatizálására törekedtek, és néhányan jelentős előrelépést tettek. Az IIoT legjobb megközelítése az, amely az IoT-projektet három különálló rétegre osztja, például egy tortára.

Ez a struktúra lehetővé teszi a gyártók számára, hogy az IoT-eszközöket a gyártási folyamatokhoz illesszék, ezeket a folyamatokat gyári munkafolyamattá vonják össze, és integrálják ezt a munkafolyamatot az alkatrészeket és nyersanyagokat beszerző, valamint késztermékeket értékesítő üzleti alkalmazásokkal.

Ez a háromrétegű megközelítés lehetővé teszi az IoT-környezetépítők számára, hogy olyan IoT-folyamatokat hajtsanak végre, amelyek tükrözik az üzlet céljait.

Egy IIoT-projekt összetevői

Folyamatréteg. Ellentétben sok olyan IoT-alkalmazással, amelyek olyan érzékelőkből épülnek fel, amelyek a valós világban mozgatják vagy megváltoztatják a dolgokat, és „effektusokból” épülnek fel, a gyártási IoT általában meghatározott folyamatokból épül fel, amelyek mindegyike a gyártási lépés végrehajtásához szükséges szerszámokból, valamint a szükséges dolgozókból áll. futtatásához, és a folyamathoz szükséges IoT-eszközöket egy automatizált vezérlőborítékba. Ezek az eszközök tartalmaznak egy helyi vezérlőt, saját eszközprotokollokkal és programozási nyelvvel, amely az IoT-eszközöket a folyamat aktív összetevőivé alakítja. Ez folyamatréteg az IoT tervezésének gyártási alapja.

Gyári élréteg. A gyártás folyamatokkal kezdődik, de minden folyamatot össze kell gyűjteni egy egységes gyári vízióba. Ez a dolga a torta második rétegének, a gyári élréteg. Míg a folyamatréteg jellemzően eszközökből és speciális vezérlőkből épül fel, a gyári élréteget „beágyazott vezérlés” vagy „szélszámítási” eszközökből építik fel, amelyek egyre nagyobb valószínűséggel valamilyen általános célú számítástechnikai eszköz. Ez a réteg irányítja a folyamatokat úgy, hogy a gyári munka rendben folyjon, és a dolgozók és a gépek gyári szintű biztonsága is biztosított legyen.

Üzleti réteg. Az áruk nem jelennek meg vagy tűnnek el varázsütésre a gyárból. A gyártók olyan szoftverrendszerekkel rendelkeznek, amelyek támogatják az alkatrészek/alapanyagok szállítását, gyakran olyan elveken alapulva, mint a just-in-time (JIT) gyártás vagy a szállítások JIT ütemezése a készletek minimalizálása érdekében. Léteznek olyan rendszerek is, amelyek a késztermékek készletét kezelik és értékesítési csatornába helyezik át. Ezek a rendszerek alkotják a üzleti réteg Ez az a hely, ahol a régi alkalmazások találkoznak az IoT-vel és a folyamatautomatizálással.

Egy IIoT-környezetrecept

Mivel a folyamatréteg az IIoT alapja, az optimális stratégia ott kezdődik:

• Készítsen leltárt a kimeneti alkalmazásprogramozási felületekről (API-k) az egyes folyamatelemekről a gyári szinten. Vegye figyelembe az API-t, a hálózati követelményeket, az adatformátumokat és az ezeken keresztül elérhető információk típusát. Ha több lehetőség is támogatott, nem mindegyik képessége.
• Győződjön meg arról, hogy minden folyamatinterfész rendelkezik-e a folyamat indítási és befejezési lépéseinek egy magasabb szintű alkalmazással való összehangolásának eszközével. Ezenkívül azonosítsa az eszközt
  szükség esetén a folyamat „vészleállítása”.

Most vegye figyelembe a folyamatréteg és a gyári élréteg közötti kapcsolatot. Kapcsolatot kell létesítenie a folyamatrétegben lévő egyes gyári folyamatok és a gyári élrétegben lévő peremszámítógép között, ezért ezekhez a kapcsolatokhoz általánosan támogatott interfésznek kell lennie.

• Minden egyes jelölt gyári élrendszerhez vegye leltárt az összes támogatott API-ról és hálózati interfészről. Egy szélső eszközhöz több operációs rendszer, köztes szoftver vagy alkalmazáscsomag is lehet, ezért fedezze fel mindegyiket.
• Találja meg az összhangot a rendelkezésre álló folyamatrétegű interfészek és a gyári élrendszerek között. A megfelelő egyezés támogatni fogja az összes szükséges üzenetváltást. Ha több megfelelő egyezés van, keressen egy olyan hálózat/interfész kombinációt, amely a legtöbb folyamatréteg elemhez illeszkedik, hogy csökkentse a gyári élfeldolgozás bonyolultságát.
• A legjobb gyakorlat az, ha egy olyan feladatot tartalmaz, amely a gyári élalkalmazásban lévő összes folyamatrétegű adatfolyamot közös adatüzenet-struktúrává alakítja, mielőtt bármilyen feldolgozást végezne. Ez jelentősen csökkenti a fejlesztési és szoftverkarbantartási ráfordítást, az időt és a hibaarányt.

Most jegessük a tortát. A gyártási IoT torta üzleti rétege felelős az alkatrészeket, anyagokat és késztermékeket kezelő alkalmazásokkal való integrációért. Ez az a hely is, ahol az IoT gyártása elhagyja a helyi gyári környezetet, akár a vállalati adatközponthoz, akár egy nyilvános felhőalkalmazáshoz csatlakozik.

• A legtöbb esetben az üzleti oldalról elérhető interfészek, amelyekhez a gyári élréteg csatlakozhat, meglehetősen statikusak. Készítsen leltárt ezekről az interfészekről, és dokumentálja követelményeiket és képességeiket.
• Leltározza a gyári élrendszerek által támogatható interfészeket, és azonosítsa ezek közül a legkisebb számú interfészt, amely alkalmas az üzleti réteghez való csatlakozásra.
• Ügyeljen ezeknek a kapcsolatoknak a biztonságára, mivel az interfészeket az alapvető üzleti alkalmazások és adatbázisok számára teszik ki.

Az IoT-környezetek felépítése némi simítást igényel

Az IoT IoT-ben van néhány általános szabály, amelyet szem előtt kell tartani, amikor az IoT torta mindhárom rétegére vonatkozó lehetőségeket vizsgálja:

• Sok felhasználó előnyben részesíti a vezetékes kapcsolatokat, például az Ethernetet, mind a gyártási réteg közötti kapcsolatokhoz, mind a gyári oldalaktól a vállalkozásokig terjedő kapcsolatokhoz. Ez növeli a biztonságot és a megbízhatóságot. Az árnyékolt Ethernet-kábel használata csökkentheti a gépek által okozott elektromos interferencia kockázatát.
• Ha vezeték nélküli hálózatot használnak a gyártási területen, fontolja meg külön hubok használatát, és tartsa elkülönítve a gyári hálózatot a Wi-Fi egyéb felhasználási területeitől. Fontolja meg a Wi-Fi 6 kötelező használatát a nagyszabású telepítésekhez, vagy ahol más felhasználók ugyanazon a Wi-Fi-hálózaton osztoznak, és használja a Wi-Fi 6 „színes” funkcióit a hálózati kapacitás közvetítésére a kritikus IoT-folyamatok számára. Ne feledje, hogy ahhoz, hogy a legtöbbet hozza ki a Wi-Fi 6-ból, Wi-Fi-6-kompatibilitásra lesz szüksége az eszközökön és a LAN-on.
• A biztonság a legkritikusabb szempont. Győződjön meg arról, hogy a megvalósítás tartalmaz vészhelyzeti gombokat a mozgás leállítására, valamint a dolgozók és berendezések védelmére.

Az IoT-környezet dokumentálása

Alapvető ökölszabály, hogy mindent dokumentáljunk. Minden meghozott döntést, minden konfigurációs paramétert, minden szoftverelemet vagy eszközt teljesen dokumentálni kell, a változtatásokkal végzett frissítésekkel, és rendszeresen felül kell vizsgálni, hogy ne maradjon le semmi. Ha nem dokumentálja egyértelműen az eszközöket, kapcsolatokat, alkalmazásokat, az a jövőbeni problémák valószínű forrásává válhat, amelyek közül néhány súlyos is lehet.