Kuharica za gradnjo proizvodnih IoT okolij

• Gradnja uspešnih okolij IoT vključuje premišljene tri plasti: »pogačo«, tako rekoč procesno, tovarniško in poslovno plast.
• Graditelji interneta stvari lahko prepoznajo elemente na teh treh ravneh, ki sestavljajo njihova okolja interneta stvari.
• Z identifikacijo vsake plasti in njenih elementov lahko arhitekti interneta stvari vzpostavijo procese interneta stvari, ki pospešujejo poslovne cilje njihovih podjetij.

Industrijski sektor si že stoletje prizadeva za učinkovitejšo pretvorbo materiala ali delov v izdelke.

Ni presenetljivo, da je proizvodni sektor vodilni pri sprejemanju interneta stvari, vendar se številni proizvajalci še vedno borijo s tem, kako uvesti in uporabiti internet stvari v poslovanju.

Za tiste, ki to počnejo, je tukaj preprost recept za izgradnjo proizvodnih okolij IoT in pomoč na tej poti. V tej razpravi bomo uporabili izraz »senzor« za naprave IoT, ki poročajo o stanju, »efektor« za razred naprav IoT, namenjenih premikanju ali odpiranju nečesa, in »krmilnik« za napravo IoT, ki se povezuje in komunicira z senzorji in efektorji.

Pogled na visoko raven okolja IoT

Podjetja so si prizadevala za IoT in avtomatizacijo tovarn in nekatera so dosegla pomemben napredek. Najboljši pristop v IoT je tisti, ki vaš projekt IoT razdeli na tri različne plasti, kot torto.

Ta struktura proizvajalcem omogoča, da naprave IoT uskladijo s proizvodnimi procesi, te procese povežejo v tovarniški delovni tok in ta delovni tok integrirajo s poslovnimi aplikacijami, ki pridobivajo dele in surovine ter prodajajo končne izdelke.

Ta triplastni pristop omogoča graditeljem okolja IoT, da uveljavijo procese IoT, ki odražajo cilje podjetja.

Sestavine projekta IIoT

Procesni sloj. Za razliko od mnogih aplikacij IoT, ki sestavljajo senzorji, ki berejo pogoje, in »efektorji«, ki premikajo ali spreminjajo stvari v resničnem svetu, je proizvodni IoT običajno zgrajen iz posebnih procesov, od katerih je vsak sestavljen iz orodij, potrebnih za izvedbo proizvodnega koraka, potrebnih delavcev za njegovo izvajanje, in IoT naprave, ki so potrebne za zavijanje procesa v avtomatsko kontrolno ovojnico. Te naprave vključujejo lokalni krmilnik z lastnimi protokoli naprave in programskim jezikom, ki pretvori IoT naprave v aktivne komponente samega procesa. to procesni sloj je osnova za izdelavo IoT dizajna.

Tovarniški robni sloj. Proizvodnja se začne s procesi, vendar je treba vse procese zbrati v kohezivno tovarniško vizijo. To je naloga druge plasti torte, tovarniški robni sloj. Medtem ko je procesna plast običajno zgrajena iz naprav in posebnih krmilnikov, je tovarniška robna plast zgrajena iz naprav "vgrajenega nadzora" ali "robnega računalništva", za katere je vse bolj verjetno, da bodo neke vrste računalniške naprave za splošne namene. Ta plast upravlja procese, tako da delo v tovarni poteka urejeno in je zagotovljena varnost delavcev in strojev v tovarni.

Poslovni sloj. Blago se ne pojavi ali izgine čarobno iz tovarne. Proizvajalci imajo programske sisteme, ki podpirajo dostavo delov/surovin, ki pogosto temeljijo na načelih, kot je proizvodnja ob pravem času (JIT) ali načrtovanje JIT dobav za zmanjšanje zalog. Obstajajo tudi sistemi, ki vodijo zalogo končnega blaga in ga premikajo v prodajni kanal. Ti sistemi tvorijo poslovni sloj pogače, kraj, kjer se podedovane aplikacije srečajo z internetom stvari in avtomatizacijo procesov.

Recept za okolje IIoT

Ker je procesna plast temelj IIoT, se optimalna strategija začne tam:

• Naredite popis izhodnih aplikacijskih programskih vmesnikov (API-jev) iz vsakega elementa procesa v tovarni. Upoštevajte API, omrežne zahteve, formate podatkov in vrsto informacij, ki so na voljo prek vsakega. Če je podprtih več možnosti, ne zmogljivosti vsake.
• Preverite, ali vsak vmesnik procesa izpostavlja sredstvo za usklajevanje začetnih in zaključnih korakov procesa z aplikacijo višje ravni. Ugotovite tudi sredstva za
  "zasilna ustavitev" procesa, če je potrebno.

Zdaj razmislite o razmerju med procesno plastjo in tovarniško robno plastjo. Vzpostaviti boste morali povezavo med vsakim tovarniškim procesom v procesnem sloju in robnim računalnikom v tovarniškem robnem sloju, zato bo moral obstajati splošno podprt vmesnik za te povezave.

• Za vsak kandidat za tovarniški robni sistem naredite popis vseh podprtih API-jev in omrežnih vmesnikov. Za napravo Edge lahko obstaja več paketov operacijskega sistema, vmesne programske opreme ali aplikacij, zato jih raziščite vse.
• Poiščite ujemanje med razpoložljivimi vmesniki procesne plasti in robnimi sistemi tovarne. Ustrezno ujemanje bo podpiralo vse izmenjave sporočil, ki jih potrebujete. Če obstaja več ustreznih ujemanj, poiščite kombinacijo omrežja/vmesnika, ki ustreza največjemu številu elementov procesne plasti, da zmanjšate zapletenost tovarniške obdelave robov.
• Najboljša praksa je, da pred kakršno koli obdelavo vključite nalogo za pretvorbo vseh podatkovnih tokov procesne plasti v tovarniški robni aplikaciji v skupno strukturo podatkovnega sporočila. To bo znatno zmanjšalo trud, čas in stopnjo napak pri razvoju in vzdrževanju programske opreme.

Zdaj pa led na torto. Poslovni sloj proizvodne torte IoT je odgovoren za integracijo z aplikacijami, ki obravnavajo dele, material in končne izdelke. To je tudi kraj, kjer proizvodnja IoT zapusti lokalno tovarniško okolje, bodisi za povezavo s podatkovnim centrom podjetja ali z javno aplikacijo v oblaku.

• V večini primerov so vmesniki, ki so na voljo s poslovne strani in so na voljo za povezavo tovarniškega robnega sloja, precej statični. Naredite seznam teh vmesnikov in dokumentirajte njihove zahteve in zmogljivosti.
• Popišite vmesnike, ki jih lahko podpirajo tovarniški robni sistemi, in določite najmanjše število teh vmesnikov, ki so primerni za povezavo s poslovnim slojem.
• Bodite pozorni na varnost teh povezav, saj izpostavljajo vmesnike glavnim poslovnim aplikacijam in bazam podatkov.

Gradnja okolij interneta stvari zahteva nekaj zaključkov

Obstaja nekaj splošnih pravil v IoT IoT, ki jih je treba upoštevati, ko raziskujete možnosti za vse tri plasti naše pogače IoT:

• Številni uporabniki imajo raje žične povezave, kot je ethernet, tako za povezave sloja med procesom in robom tovarne kot za povezave sloja med robom tovarne in podjetjem. To izboljša varnost in zanesljivost. Uporaba zaščitenega ethernetnega kabla lahko zmanjša tveganje za električne motnje zaradi strojev.
• Če se v proizvodnem prostoru uporablja brezžično omrežje, razmislite o uporabi ločenih vozlišč, tovarniško omrežje naj bo ločeno od drugih uporab Wi-Fi. Razmislite o obveznem Wi-Fi 6 za obsežne uvedbe ali kjer bodo drugi uporabniki delili isto omrežje Wi-Fi in uporabite »barvne« funkcije Wi-Fi 6 za posredovanje omrežne zmogljivosti za kritične tokove IoT. Zavedajte se, da boste za čim večji izkoristek Wi-Fi 6 potrebovali združljivost z WiFi-6 v napravah in LAN.
• Varnost je najbolj pomembna skrb. Prepričajte se, da izvedba vključuje gumbe v sili za zaustavitev gibanja in zaščito delavcev in opreme.

Dokumentiranje vašega IoT okolja

Ključno pravilo je, da vse dokumentirate. Vsako sprejeto odločitev, vsak konfiguracijski parameter, vsak programski element ali napravo je treba v celoti dokumentirati, posodobiti s spremembami in jih redno pregledovati, da zagotovimo, da ni bilo ničesar zamujenega. Če ne uspete jasno dokumentirati naprav, povezav, aplikacij, lahko to postane verjeten vir prihodnjih težav, od katerih so nekatere lahko resne.