ספר בישול לסביבות IoT בייצור

• בניית סביבות IoT מוצלחות כרוכה בשלושה רבדים מתחשבים: של "עוגה", כביכול תהליך, שכבת מפעל ושכבה עסקית.
• בוני IoT יכולים לזהות את האלמנטים בשלוש השכבות הללו המרכיבות את סביבות ה-IoT שלהם.
• על ידי זיהוי כל שכבה והמרכיבים שלה, אדריכלי IoT יכולים לבסס את תהליכי ה-IoT המקדמים את היעדים העסקיים של הארגונים שלהם.

המגזר התעשייתי פעל במשך מאה שנה כדי להפוך את ההמרה של חומרים או חלקים למוצרים ליעילה יותר.

אין זה מפתיע שתחום הייצור מוביל באימוץ ה-IoT, אך יצרנים רבים עדיין נאבקים כיצד להציג ולהשתמש ב-IoT בפעילות.

למי שכן, הנה מתכון פשוט לבניית סביבות IoT ייצור וכדי לעזור לך לאורך הדרך. בדיון זה, נשתמש במונח "חיישן" עבור מכשירי IoT המדווחים על מצב, "אפקטר" עבור קבוצת מכשירי IoT שנועדו להזיז או לפתוח משהו, ו"בקר" עבור מכשיר IoT שמתחבר ומקיים אינטראקציה עם חיישנים ואפקטורים.

תצוגה ברמה גבוהה של סביבות IoT

חברות חתרו ל-IoT ואוטומציה של רצפת המפעל, וחלקן התקדמו משמעותית. הגישה הטובה ביותר ב-IIoT היא זו שמחלקת את פרויקט ה-IoT שלך לשלוש שכבות נפרדות, כמו עוגה.

מבנה זה מאפשר ליצרנים להתאים מכשירי IoT לתהליכי ייצור, לסרוג את התהליכים הללו לתוך זרימת עבודה במפעל, ולשלב את זרימת העבודה עם היישומים העסקיים הרוכשים חלקים וחומרי גלם ומוכרים מוצרים מוגמרים.

גישה תלת-שכבתית זו מאפשרת לבוני סביבות IoT להפעיל תהליכי IoT המשקפים את מטרות העסק.

המרכיבים של פרויקט IIoT

שכבת תהליך. שלא כמו יישומי IoT רבים הנבנים מחיישנים שקוראים תנאים ו"אפקטורים" שמזיזים או משנים דברים בעולם האמיתי, ייצור IoT נבנה בדרך כלל מתהליכים ספציפיים, שכל אחד מהם מורכב מהכלים הדרושים לביצוע שלב ייצור, מהעובדים הדרושים כדי להפעיל אותו, ומכשירי ה-IoT הדרושים כדי לעטוף את התהליך במעטפת בקרה אוטומטית. התקנים אלה כוללים בקר מקומי, עם פרוטוקולי מכשירים ושפת תכנות משלו, הממיר התקני IoT לרכיבים פעילים של התהליך עצמו. זֶה שכבת תהליך הוא הבסיס לייצור עיצוב IoT.

שכבת קצה במפעל. הייצור מתחיל בתהליכים, אך יש לאסוף את כל התהליכים לחזון מפעל מגובש. זו העבודה של השכבה השנייה של העוגה, ה שכבת קצה המפעל. בעוד ששכבת התהליך בנויה בדרך כלל ממכשירים ובקרים מיוחדים, שכבת הקצה של המפעל בנויה ממכשירי "בקרה משובצת" או "מחשוב קצה" שסביר יותר ויותר להיות סוג של מכשיר מחשוב למטרות כלליות. שכבה זו מנהלת את התהליכים כך שעבודת המפעל מועברת בצורה מסודרת, ומובטחת בטיחות העובדים והמכונות ברצפת המפעל כאחד.

רובד עסקי. סחורה לא מופיעה או נעלמת בקסם ממפעל. ליצרנים יש מערכות תוכנה התומכות באספקת חלקים/חומרי גלם, לעתים קרובות מבוססות על עקרונות כמו ייצור בדיוק בזמן (JIT) או תזמון משלוחים של JIT כדי למזער את המלאי. ישנן גם מערכות המנהלות את מלאי המוצרים המוגמרים ומעבירות אותם לערוץ מכירה. מערכות אלו יוצרות את רובד עסקי של העוגה, המקום שבו יישומים מדור קודם נפגשות עם IoT ואוטומציה של תהליכים.

מתכון לסביבת IIoT

מכיוון ששכבת התהליך היא הבסיס של IIoT, אסטרטגיה אופטימלית מתחילה שם:

• ערוך מלאי של ממשקי תכנות יישומי הפלט (API) מכל אחד ממרכיבי התהליך בקומת המפעל. שימו לב ל-API, לדרישות הרשת, לפורמטים של הנתונים ולסוג המידע הזמין בכל אחד מהם. אם מספר אפשרויות נתמכות, לא היכולות של כל אחת.
• ודא שכל ממשק תהליך חושף אמצעי לתיאום שלבי ההתחלה וההשלמה של התהליך עם יישום ברמה גבוהה יותר. כמו כן, זהה את האמצעים של
  "עצירת חירום" את התהליך במידת הצורך.

כעת שקול את הקשר בין שכבת התהליך לשכבת הקצה של המפעל. יהיה עליך ליצור חיבור בין כל תהליך מפעל בשכבת התהליך לבין מחשב קצה בשכבת הקצה של המפעל, כך שיהיה צריך להיות ממשק נתמך נפוץ עבור חיבורים אלה.

• עבור כל מערכת קצה מפעל מועמדת, ערוך מלאי של כל ממשקי ה-API וממשקי הרשת הנתמכים. עשויות להיות מערכות הפעלה, תוכנות ביניים או חבילות יישומים מרובות עבור התקן קצה, אז חקור את כולם.
• מצא את ההתאמה בין ממשקי שכבת התהליך הזמינים לבין מערכות הקצה של המפעל. התאמה מתאימה תתמוך בכל חילופי ההודעות שאתה צריך. אם יש מספר התאמות מתאימות, מצא שילוב רשת/ממשק שמתאים למספר הגדול ביותר של רכיבי שכבת תהליך, כדי להפחית את המורכבות של עיבוד קצה המפעל.
• השיטה המומלצת היא לכלול משימה להמרת כל זרמי הנתונים בשכבת התהליך ביישום קצה המפעל למבנה הודעות נתונים משותף לפני ביצוע עיבוד כלשהו. זה יקטין משמעותית את מאמץ הפיתוח ותחזוקת התוכנה, הזמן, שיעור השגיאות.

עכשיו לקרח את העוגה. השכבה העסקית של עוגת ה-IoT המייצרת אחראית על אינטגרציה עם האפליקציות המטפלות בחלקים, בחומרים ובמוצרים מוגמרים. זה גם המקום שבו ייצור IoT יוצא מסביבת המפעל המקומי, בין אם כדי להתחבר למרכז הנתונים הארגוני או ליישום ענן ציבורי.

• ברוב המקרים, הממשקים הזמינים מהצד העסקי, הזמינים עבור שכבת הקצה של המפעל להתחבר אליהם, סטטיים למדי. ערוך מלאי של ממשקים אלה ותעד את הדרישות והיכולות שלהם.
• מלאי את הממשקים שניתן לתמוך על ידי מערכות הקצה של המפעל, וזהה את המספר הקטן ביותר מבין ממשקים אלו המתאימים לחיבור לשכבה העסקית.
• שים לב לאבטחת החיבורים הללו, מכיוון שהם חושפים ממשקים ליישומי ליבה עסקיים ומסדי נתונים.

בניית סביבות IoT דורשת כמה גימור

ישנם מספר כללים כלליים ב-IIoT IoT שכדאי לזכור כאשר בוחנים אפשרויות עבור כל שלוש השכבות של עוגת ה-IoT שלנו:

• משתמשים רבים מעדיפים חיבורים קוויים, כגון Ethernet, הן עבור חיבורי השכבה מקצה המפעל והן עבור חיבורי השכבה מקצה המפעל לעסק. זה משפר את האבטחה והאמינות. שימוש בכבל Ethernet מוגן עשוי להפחית את הסיכון להפרעות חשמליות ממכונות.
• אם נעשה שימוש ברשת אלחוטית ברצפת הייצור, שקול להשתמש ברכזות נפרדות, השאר את רשת היצרן נפרדת משימושים אחרים ב-Wi-Fi. שקול את Wi-Fi 6 חובה עבור פריסות בקנה מידה גדול או היכן שמשתמשים אחרים ישתפו את אותה רשת Wi-Fi, והשתמש בתכונות "צבע" של Wi-Fi 6 כדי לתווך קיבולת רשת עבור זרימות IoT קריטיות. שים לב שכדי להפיק את המרב מ-Wi-Fi 6, תזדקק לתאימות WiFi-6 במכשירים וגם ב-LAN.
• בטיחות היא הדאגה הכי קריטית. ודא שהיישום כולל לחצני חירום לעצירת תנועה והגנה על עובדים וציוד.

תיעוד סביבת ה-IoT שלך

כלל אצבע מרכזי הוא לתעד הכל. כל החלטה שמתקבלת, כל פרמטר תצורה, כל רכיב תוכנה או מכשיר צריכים להיות מתועדים במלואם, עם עדכונים שנעשו עם שינויים, ולבחון באופן קבוע כדי לוודא ששום דבר לא הוחמצ. כאשר אינך מצליח לתעד בבירור מכשירים, חיבורים, יישומים, זה יכול להפוך למקור סביר לבעיות עתידיות, שחלקן עשויות להיות חמורות.