1: A PROnetplan hálózat tervező szoftver kezelő felülete
Minden vállalat tudja, hogy termelési rendszereinek folyamatos digitalizálása elengedhetetlen ahhoz, hogy a jövőben is helyt tudjon állni a piacon. Át kell gondolni a meglévő struktúrákat, újakat kell létrehozni, és meg kell nyitni az adatforrásokhoz vezető utakat, hogy ez a fejlődésnek ne képezze gátját. Míg az IT és az OT (terepi és ipari kommunikációs szintű) területei korábban elkülönültek, vagy izolálva voltak egymástól, addig ma már átfogó hálózati gondolkodásra van szükség. Az OT, vagyis a gyártási terület profitálhat az informatika tapasztalataiból és szolgáltatásiaból, az IT számára pedig új kihívások jelennek meg az ipari IT térben.
Az üzemeltetőknek és a gépgyártóknak abba az irányba kell gondolkodniuk, hogy a leendő ipari hálózati struktúrát a úgy alakítsák ki, hogy az a folyamat digitalizálás szempontjából fennakadás nélkül üzemeltethető legyen, és támogatni tudja a közvetlen adathozzáférést. A sikeres és átfogó digitalizálás alapja a közvetlenül a gyártási folyamatból származó megbízható forrásadatok felhasználása, ami csak nyitott, konvergens ipari hálózati struktúrával valósítható meg. Ám az ipari switcheken, gatewayeken vagy a PLC adattárain keresztül történő adatgyűjtéssel járó gyors megoldások korlátozzák az adatmennyiséget. Vagyis a digitalizálás és a termelési adatok széleskörű szolgáltatása a digitalizálás segítségével, csak átfogó szemléletű, előremutató hálózat tervezéssel lehetséges.
A termelési folyamatok sikeres és minél széleskörűbb digitalizálását szem előtt tartó OT hálózat tervezés kritériumait három kulcsszóval fogalmazhatjuk meg. Az első a következetesség. Ennek mentén kell meghatároznunk, hogy mely folyamatokból mely adatforrásokhoz szeretnénk közvetlenül hozzáférni. Az egyértelmű szabályok alkalmazása vezet el minket a második feltételhez, a biztonsághoz, ami által megakadályozhatjuk az illetéktelen hozzáférést. A harmadik tényező a kapacitás, vagyis az, hogy a jövőben várható adatforgalmat figyelembe véve milyen sávszélességek kialakítását javasoljuk a tervezés során. A sávszélesség problématikája láthatóan megoldódik a „gigabittel”. Azon kell változtatni, hogy alapvetőnek tekintjük hálózataink fizikai szeparációját. A tervezés során fontos a szükséges rugalmasság, teljesítmény és biztonság figyelembe vétele, esetleg az ipari hálózatoknak a virtuális alhálózatokon (VLAN-on: Virtual Local Area Network) keresztül történő logikai elválasztása.
Következetesség: Kinek van rálátása?
A jövő mindig a jelenben kezdődik. Ez különösen érvényes a data engineering témáira, amely a data science projektek sikerének kulcsa. Előbbiek elsősorban az adatok gyűjtésére, feldolgozására és validálására vonatkoznak, mivel hiteles elemzések csak hiteles adatokon alapulhatnak. Különösen a régi rendszerek (brown field) esetében fontos az adatforrások és azok fejlesztésének áttekinthetősége és vizsgálata: Milyen adatok állnak rendelkezésre, milyen adatokra van szükség? Melyek a legrosszabb és a legjobb forgatókönyvek? Melyik ipari hálózati résztvevő milyen adatokat, milyen formátumban tesz elérhetővé? Mennyire megbízhatóak a PLC- ből vagy a PLC-t körülvevő ipari hálózatból származó adatok? Várható-e kapacitáskorlátozás? További szempontok az ipari hálózat és teljesítményének elemzése. Fontos mérlegelni a szükséges erőfeszítéseket valamint az előnyöket, és összevetni ezeket egymással.
A meglévő infrastruktúrát az adatáramlás biztosítása és biztonsága érdekében auditálni kell (hálózati, például profinet tanúsítás). A gép- és rendszerhálózatok fizikai elszeparáltságuk okán túlnyomórészt homogén kialakításúak, vagyis a PROFINET-alkalmazás környezete „megbízható zóna” (trusted zone). Az új követelmények azonban konvergens hálózattervezést és ezáltal sokkal globálisabb, átfogóbb, lehetőségeink szerint az adatforrásaink minél nagyobb részét magába foglaló hálózatot, ezzel pedig minél kiterjedtebb “megbízható zónát” igényelnek.
A vezérlők (PLC, hajtás, NC, stb…) mérnöki szabályok szerint vannak programozva. Mind megbízhatóan működik, és természetesen az ipari és ipari IT hálózatban való kommunikációhoz az interfészeik is biztosítottak. Mindez azonban nem elégíti ki az átgondolt és sikeres digitalizálás igényét. A digitalizált termelésben egységes hálózatnak kell működni. Így minden egyes gép egy heterogén hálózat részét képezheti. Több alkalmazásnak zökkenőmentesen kell futni egymás mellett, és együttműködni egymással. Ennek következménye, hogy a gépgyártóknak újra kell gondolni terepi hálózataikat, ehhez azonban egyértelmű előírásokra van szükségük a leendő hálózatüzemeltetőktől. Ez az egyetlen módja annak, hogy elkerüljük a gépekre fordítandó programozásbeni és mérnöki erőforrások jelentős növekedését.
Adatforrások fejlesztése
A digitalizálás „adatéhsége” nagy, amit közvetlenül a gépekből származó információkkal akarunk kielégíteni. Jelenleg minden adat a gép vezérlésétől származik, amelyet maga a PLC, vagy további alkalmazások tesznek elérhetővé. De vajon tényleg megkapjuk az összes szükséges adatot? Vegyünk egy példát az energiahatékonyság területéről. Ma már lehetséges az egyéni fogyasztók energiafelhasználásának monitorozása a PLC-n túlmenően is. Ez még mindig nehézkes, mert nincs egységes szabvány. De egy olyan egységes nyelv, mint az OPC UA, megnyitja ennek lehetőségét. Ehelyett a gép- és rendszerhálózatokat egységesnek tekintve energiamérőt használunk a kapcsolószekrény betáplálásánál, amivel elveszítjük azt a lehetőséget és képességet, hogy az egyéni fogyasztók energiafelhasználásának csúcspontjait elemzhessük. Ezzel pedig lemondunk az érintett folyamatok optimalizálásának lehetőségéről, és az ezek által elérhető potenciális megtakarításokról. Előbbiek végső soron azt jelentik, hogy jelenleg az elérhető folyamatadatoknak csak körülbelül 40%-át használjuk fel. Ez nem felel meg az átfogó digitalizációs elképzeléseknek sőt, ha megelégszünk vele, veszélyt jelent azokra. Mindemellett pedig elfecséreljük a közvetlen hozzáférés lehetőségét az „intelligens” szenzorokhoz, illetve aktuátorokhoz, vagy plusz erőforrásokat igénylő párhuzamos hálózatokat hozunk létre emiatt.
Biztonság és kapacitás: Ki és mekkora sávszélességet enged be?
A tervezés következő szempontjai a hálózat biztonsága és kapacitása. A lehető legnagyobb következetesség ellenére is gondoskodni kell arról, hogy „adatéhségüket” csak az arra jogosultak csillapítsák. Az áttekinthető struktúrák segítik a szükséges biztonsági követelmények teljesítését. Az előzőekben csak az IT és OT szintekről beszéltünk. Jól látható, hogy e két szint között szakadék tátong, amit át kell hidalni, méghozzá egy további szintet biztosító holisztikus hálózati koncepcióval, az IIT szinttel (ipari IT: Industrial Information Technology). Az IIT-szinten megoldjuk azokat a problémákat, amelyek korábban a végpontok közötti kommunikáció akadályainak számítottak: a sávszélességet, a valós idejűséget, a megbízhatóságot, illetve a biztonsági követelményeket. A jövőben ez a szint egy nagy teljesítményű, intelligens hálózatmenedzsmenttel támogatott infrastruktúra lesz menedzselhető switchekkel, integrált hálózat diagnosztikai és hálózat felügyeleti eszközökkel amely lehetővé teszi a különböző alkalmazások stabil és megbízható működését. A VLAN-kapcsolatokon keresztül megvalósuló virtuális elhatárolások, vagy a NAT-routing és terepi tűzfal szolgáltatások biztosítják a közvetlen, egyúttal biztonságos hozzáférést. A diagnosztikai funkciókkal ellátott menedzselhető switchek segítségével pedig a hálózatmenedzsment felügyeli mind a hálózatot, mind az alkalmazásokat. Ezen a ponton különösen fontos az infrastruktúra elemeinek helyes kiválasztása, melyben a Time 4 Upgrade Kft. az Indu-Sollal karöltve kompetens partner.
2: A Profinet Inspektor NT felügyeleti eszköz a PROscan Active topológia diagnosztikai szoftverrel
Tervezze hálózatát a kezdetektől fogva
Manapság speciális eszközök nyújtanak segítséget a holisztikus tervezéshez. Ezen eszközök lehetővé teszik, ugyanakkor jelentősen megkönnyítik az átfogó koncepcionális megközelítést, melynek prioritást kell élvezni a részletes tervezés előtt. Ebben a holisztikus megközelítésben érdemes meghatároznunk a kommunikáció célját, típusát, struktúráit, a hozzáférési jogosultságok szükséges szintjeit (biztonság), és mindezek előtt a felmerülő felelősségek körét,
illetve viselését. A PROnetplan szoftveren és a PROmesh diagnosztikai switch családon kívül az Indu-Sol és a Time 4 Upgrade (T4U) Kft. a fentiekhez partnerséget kínál. Támogatja ügyfeleit tanácsadással, hálózat tervezéssel és az ipari hálózatok felügyeleti megoldásaival, mint menedzselhető ipari switchek, diagnosztikai hardverek és szoftverek. A koncepció alkotás, a hálózat azt követő részletes tervezése, illetve ha már meglévő hálózatból indulunk ki, akkor a fennálló struktúra aktuális állapotának értékelése és elemzése alapvető az „adatbányászat” optimális feltételeinek megteremtése szempontjából.
3: Indu-Sol PROmesh menedzselhető ipari switch család
Nem érdemes a digitalizációt „rosszul csinálni“. A fenti vezérfonalak figyelmen kívül hagyásával könnyen túlzásokba eshetünk digitalizációs projektjeink kivitelezésénél, amivel erőforrásokat pazarlunk. De az is előfordulhat, hogy félmegoldásokat alakítunk ki, amik ugyan „olcsók“, ám későbbi optimalizálásuk vagy átalakításuk egy idő után elkerülhetetlen lesz, és végül több erőforrást emészt fel, mintha a kezdetektől fogva az optimális megoldás kialakítását tartottuk volna szem előtt. A digitalizációs projektek tehát nem szükségszerűen sikeresek. A kudarc lehetőségét is magukban hordozzák, ha nem teremtjük meg az adatgyűjtés optimális kihasználásának feltételeit.
A cikk eredeti szerzője
Karl-Heinz Richter
CEO
Magyarra fordította és átdolgozta
Horváth Attila és Hajós László
CEOs
Firmenkasten: Az Indu-Sol névjegye
A megbízható és hibamentes kommunikáció a folyamatos termelés garanciája. Az Indu-Sol ehhez széleskörű termékajánlatot és a hálózat rendelkezésre állását növelő, a termékpalettához illeszkedő megoldásokat kínál, Magyarországon kizárólagos partnerén, a Time for Upgrade Kft-n keresztül. Mindemellett a vállalat az ipari hálózatok területén teljeskörű szolgáltatást nyújtani képes partnerként határozza meg magát. Beleértendő ebbe a hálózati tanácsadás és tervezés, a diagnosztikai és infrastruktúra komponensek szállítása, a szerviz szolgáltatások, illetve ennek keretében az üzembe helyezéssel, karbantartással, illetve oktatással kapcsolatos támogatás nyújtása.
