سیستم های صنعتی کلاود (ابری)
در این مقاله قصد داریم نگاهی بیندازیم به اینکه دیجیتالی شدن، چطور میزان توجه و سرمایهگذاری در سیستمهای صنعتی را افزایش دادهاند. به این موضوع میپردازیم که تأمین کنندگان فناوری اتوماسیون چه پاسخی به این سوال ارائه خواهند داد.
پیوند دادن فناوری ابری به بستر کارخانه، علی الخصوص برای ، اغلب یک موضوع مشکل برای بسیاری از مدیران کارخانجات به شمار میرفته است.
دغدغه پیش رو شامل دو مؤلفه است؛ اولاً با خطر امنیت سایبری روبرو هستیم و در وهله دوم، برنامههای کنترلی به قدرت پاسخ دهی در کسری از ثانیه نیاز دارند؛ که چنین امکانی در محیط ابری حقیقتاً در دسترس نیست و نباید هم اینگونه باشد.
جاش ایستبرن، مدیر بازاریابی فنی در ، این وضعیت را یک دغدغه امنیتی میداند. لذا افراد حق دارند نسبت به انتقال برخی کاربردها به محیط ابری، بدبین باشند. این کار شدنی است، اما سؤال این است که آیا باید این کار را انجام داد؟
هنگامی که بحث کنترل فرآیندهای بلادرنگ و مهم مطرح باشد، آیا هنوز هم لازم به انجام این کار میباشد؟
پاسخ یک نه قاطعانه است!
با این وجود، تأمین کنندگان راههای دیگری را برای ادغام کاربردهای اتوماسیون ابری صنایع شناسایی نمودهاند. در ادامه خلاصهای از جدیدترین موضوعات، از سوی برخی از بزرگترین تأمین کنندگان ICS ارائه میشود.
در ماه آوریل، زیمنس و گوگل کلود اعلام کردند به منظور بهینهسازی فرآیندهای کارخانهای و افزایش بهرهوری محیط کارخانه، طرح همکاری جدیدی را در دست اجرا دارند.
این شرکتها، دادههای گوگل کلود و فناوریهای یادگیری ماشین/هوش مصنوعی () را با مجموعه ابزارهای اتوماسیون دیجیتالی زیمنس ترکیب میکنند. انجام این کار کمکی به تولیدکنندگان جهت هماهنگسازی دادههای کارخانهای است.
مدل های هوش مصنوعی – یادگیری ماشین
طبق نظر شرکتها، این شرایط امکان اجرای سیستمهایی همچون بازرسی بصری محصولات، پیشبینی فرسایش و خوردگی ماشینآلات در خط مونتاژ را ممکن میسازند. به عنوان مثال، در یکی از کارخانجات تولیدی زیمنس جایی که رایانههای صنعتی تولید میشوند؛ شرکت از بازرسیهای بصری، جهت کمک به کارگران برای بستهبندی محصولات استفاده میکند.
طبق نظر الکس لورنز، نائب رئیس کنترل اتوماسیون کارخانه در صنایع دیجیتالی زیمنس، این کار بر پایه یک دوربین و مدل آموزش داده شده بر اساس ابر گوگل صورت میگیرد. با انجام این کار، به کارگران کمک میشود تا قطعات را به درستی بستهبندی کنند و در زمان تولید، صرفهجویی کنند؛ همچنین از دوباره کاری جلوگیری میشود و رضایت مشتریان نیز افزایش مییابد.
در ماه ژوئن، شرکت اعلام کرد که سیستمهای پلکس را خریداری میکند. این شرکت تولیدکننده پلتفرمهای کارخانهای با است.
هدف از این عمل، گسترش عملکرد شرکت در حوزه نرمافزارهای صنعتی مبتنی بر ابر با قابلیت استفاده در سیستمهای تولید ، است. این امر پس از خرید شرکت FIIX، که یک تأمین کننده میباشد، رخ داده است.
در ماه آگوست هم شرکت honeywell خبر از توافق با شرکت مایکروسافت داده است. بدین ترتیب این شرکت به تأمین کننده اصلی نرمافزار کارخانهای توسط ابر مایکروسافت () تبدیل میشود.
هدف فناوری ابری در اتوماسیون صنعتی
هدف از این کار ارتقای بهرهوری، امنیت و پایداری است. دو شرکت مذکور با هدفگیری صنعت نفت و گاز، معدن و صنایع، درصدد اتصال سیستم نوپای Honeywell به مایکروسافت هستند. در کل هدفی که اتوماسیون ابری دنبال میکند تامین حداکثر کارایی سیستمهای اتوماسیون صنعتی با وجود بالاترین سطح امنیتی است.
بدین ترتیب، توانمندیهای نرمافزار کمپانی هانی ول که دارای یک برنامه مدیریت عملکرد شرکتی مبتنی بر ساختار نرمافزاری SAAS است نیز بهبود مییابد. هدف، ارائه ابزارهای کاربردی مبتنی بر سیستم SAAS است که به مشتریان در تأمین نیازهای اساسی کمک کنند.
مدیریت نوسانات زنجیره تأمین، کاهش انتشار کربن و برآوردهسازی نیازهای نیروی کار مسن، از جمله این مزایا هستند. تمامی این موارد با استفاده از فناوری رایانش ابری حاصل شده که تصمیمات داده محور را به صورت تقریباً بلادرنگ (Real Time) اتخاذ میکنند.
رئیس و مدیرعامل شرکت اتوماسیون راکول، بلیک مورت در خلال رویداد Rock live در ماه ژوئن، چنین اظهار نظری نموده است:
شرکتها در صنایع مختلف درصدد بروزرسانی سیستمهای تولیدی خود هستند و یکی از راهحلها، استفاده از یک سیستم مدرن و ابری است؛ به گونهای که امکان کار و نگهداری از آن آسان باشد.
با وجود اینکه اکثر ابزارهای صنعتی مبتنی بر فناوری ابری، روی گردآوری دادهها جهت تحلیل، بصری سازی یا نظارت از راه دور برای نگهداری تمرکز نمودهاند، اما صنعت شاهد نمونههایی است از اینکه محیط ابری چگونه سیستمهای اسکادا ()، ابزارهای مهندسی و حتی رباتهای مدرن را کنترل میکنند.
تفکر مجدد نسبت به محیط ابر
هرچند کنترل تجهیزات تولیدی در محیط ابری توصیه نمیشود، اما ابزارهایی برای ارتباط امن بین سیستمهای کنترلی موجود و سیستمهای مبتنی بر ابر وجود دارند. پروتکل یک نمونه از این ابزارهاست. در اینجا یک سرور مرکزی، تحت عنوان واسطه، نسبت به ارسال پیامها اقدام میکند.
سیستمهای نرمافزاری مختلف از جمله سیستمهای برنامهریزی و بصری سازی، با بهرهگیری از پروتکل MQTT، بدون اثر منفی بر عملکرد دستگاههای دیگر، به دادههای تجهیزات کنترلی دسترسی پیدا میکنند. علت این است که سیستمهای گیرنده داده به سرور واسطه متصل هستند و به طور مستقیم به دستگاهها متصل نمیباشند.
سیستم که از پروتکل opto22 شامل ارتباطات MQTT تشکیل شده است، قادر به برقراری ارتباط با سیستمهای SCADA مبتنی بر تکنولوژی ابری میباشد.
استفاده از پروتکل MQTT
اکنون از پروتکل MQTT روی EPIC استفاده میشود. این قابلیت جدید نه تنها تنگناهای دادهای و شکافهای گزارشدهی سیستمهای قدیمی را برطرف میکند، بلکه با فعالسازی اتوماسیون القایی در سرویس وب آمازون ()، مستقیماً با سیستم SCADA ابری ارتباط برقرار میکند.
نسخه پشتیبان روی مرکز داده قرار داده گرفته است. در چنین شرایطی اگر سیستم با مشکلی روبرو بشود، برنامه پشتیبان یک بک آپ تهیه و طی 30 دقیقه یا کمتر فعال میشود. در عمل مشاهده میشود که قابلیت اطمینان در عملکرد دستگاهها ارتقا یافته است. اگر ارتباط اینترنت محلی قطع بشود، سرویس موبایلی فارغ از اتفاق رخ داده، در مکان تعریف شده به کارش ادامه خواهد داد.
یک تفکر نو
بسیاری از تأمینکنندگان فناوری اتوماسیون و اتوماسیون ابری، تفکر نویی را نسبت به کنترل ماشینآلات، علی الخصوص در عصر اینترنت اشیای صنعتی () در پیش گرفتهاند. در این دوران به یکپارچه سازی فناوری اطلاعات (IT)، فناوری عملیاتی و گسترش مقیاس کاربردها، نیاز ضروری احساس میشود.
سال گذشته، شرکت BOSCH Rextroth پلتفرم اتوماسیون ctrlX خود را معرفی نمود. این سیستم روی لینوکس قرار دارد و شامل یک مؤلفه Real time، برای کنترل ماشینآلات میباشد.
هستهی ctrlX، به عنوان قلب اتوماسیون صنعتی، یک فناوری چندهستهای مبتنی بر لینوکس است که مرزهای عملکردی در کنترلر، رابط انسان با ماشین (HMI)، کانالهای ارتباطی و غیره را جابهجا کرده است. آلن تابس، مدیر این شرکت میگوید:
اکنون میتوان همه کارها را روی یک پردازنده، یک سیستم لینوکس و روی یک مجموعه فیزیکی انجام داد.
لینوکس یک سیستم متن باز و به شدت امن است. لذا دروازههایی برای انواع جدید برنامههای کاربردی گشوده شده که در نهایت به فناوری ابری مجهز میشوند. برای مثال توانایی مدیریت سیستمهای دوقلو دیجیتالی کارخانه و انجام بروزرسانیهای تدریجی، از آن جمله هستند.
دیمون تامپسون، مدیر محصول نرمافزاری شرکت اتوماسیون Beckhoff در آمریکا، بیان میکند که توانایی انتقال فایلها به کنترلر، جهت به روزرسانی کدها، یک بهرهبرداری مطلوب از محیط ابری است.
ما توانایی انتقال یک فایل جهت بروزرسانی کدهای PLC را در اختیار داشتهایم، اما پروتکلهای دیگری همچون HTTP را اضافه میکنیم تا کل بروزرسانی روی محیط ابر از راه دور صورت بگیرد.
Beckhoff نیز از MQTT به عنوان سرور واسطه مرکزی در پیامرسانی درون محیط ابر استفاده میکند. بدین ترتیب قابلیتهای مهندسی، تحلیل و باگزدایی هنگام اتصال سرور به ماشینآلات، حاصل میشوند. در این وضعیت، محیط ابری به منزله یک مکانیزم انتقال برای سازندهی ماشینآلات تلقی میشود. همچنین داشبوردی از وضعیت سلامت دستگاه یا نگهداری آنها در اختیار مشتریان قرار میگیرد.
سناریوی دیگر، اجرای تکنولوژی روی کنترلرها است.
یادگیری ماشین، پیشبینیهایی را به صورت محلی انجام میدهد و دادهها را به محیط ابری ارسال مینماید. سپس در مرحله بعد، بررسیهای منظم به صورت 24 ساعته یا هفتگی صورت میگیرد. طبق نظر تامپسون اگر سازنده خواهان گردآوری داده از چند دستگاه و افزایش سطح هوشمندی هر تجهیز باشد، این گردآوری در محیط ابری صورت خواهد گرفت.
سهولت کار با محیط ابری
یکی از مزیتهای مهم محیط ابری، قابلیت گسترش مقیاس و دسترسی به اطلاعات از هر نقطه میباشد. به همین منظور، Beckhoff ابزاری تحت عنوان مهندسی ابری () را معرفی کرد.
این ابزار یک ماشین مجازی است که به کاربران ثبت شده این امکان را داده تا مستقیماً از طریق محیط ابر، از ابزارهای مهندسی و اجرایی بهره برداری نمایند. این نرمافزار ابری که از طریق وبسایت Beckhoff در دسترس میباشد، به کاربران این امکان را داده تا از طریق مسیرهای برقرار شده و کانالهای انتقالیِ امن، با سختافزارهای کنترلی فیزیکی ارتباط برقرار کنند. این سیستم همچنین شامل واسطههای برنامهنویسی کاربردی (API) به منظور تلفیق با سیستمهای موجود میباشد.
فقط یک نمونه از سیستمِ مهندسی فعال شده با TwinCAT، قادر به برقراری ارتباط با چندین کنترلر است. بدین ترتیب عیبیابی و عیب زدایی از راه دور روی برنامههای PLC امکان پذیر میشود.
اما در صورتی که قصد کنترل مجموعهای از رباتها در محیط ابری را داشته باشید، چطور میتوانید اینکار را انجام دهید؟
نگران نباشید، روش جدیدی برای انجام این کار مطرح شده است.
استارت آپ Inorbit
Inorbit، که یک استارت آپ مستقر در کالیفرنیا است، پلتفرم مدیریت عملیات رباتیکیِ امن و مبتنی بر فناوری ابری با نام اختصاری robops را معرفی کرده است. این سیستم جهت کار با رباتهای سیار خودکار ساخته شده است.
