کتاب آشپزی برای ساختن محیط های IoT

• ساختن محیط های موفق اینترنت اشیا شامل سه لایه در نظر گرفته شده است: یک «کیک»، به اصطلاح فرآیند، لایه کارخانه و کسب و کار.
• سازندگان اینترنت اشیا می توانند عناصر موجود در این سه لایه را که محیط اینترنت اشیا آنها را تشکیل می دهند شناسایی کنند.
• با شناسایی هر لایه و عناصر آن، معماران اینترنت اشیا می توانند فرآیندهای اینترنت اشیا را ایجاد کنند که اهداف تجاری شرکت آنها را پیش می برد.

بخش صنعت برای یک قرن تلاش کرده است تا تبدیل مواد یا قطعات به محصولات را کارآمدتر کند.

جای تعجب نیست که بخش تولید پیشرو در پذیرش اینترنت اشیا است، اما بسیاری از تولیدکنندگان هنوز با نحوه معرفی و استفاده از اینترنت اشیا در عملیات مبارزه می کنند.

برای کسانی که این کار را انجام می دهند، در اینجا یک دستور العمل ساده برای ساختن محیط های IoT و کمک به شما در این راه آورده شده است. در این بحث، ما از عبارت «حسگر» برای دستگاه‌های اینترنت اشیا که یک وضعیت را گزارش می‌کنند، «اثرگذار» برای دسته دستگاه‌های اینترنت اشیا که برای جابجایی یا باز کردن چیزی در نظر گرفته شده است، و «کنترل‌کننده» برای دستگاه‌های اینترنت اشیا که به آن متصل می‌شود و با آن تعامل دارد، استفاده می‌کنیم. حسگرها و افکتورها

نمای سطح بالا از محیط های اینترنت اشیا

شرکت ها برای اینترنت اشیا و اتوماسیون کف کارخانه تلاش کرده اند و برخی پیشرفت های چشمگیری داشته اند. بهترین رویکرد در IIoT این است که پروژه اینترنت اشیا شما را به سه لایه مجزا تقسیم می کند، مانند یک کیک.

این ساختار تولیدکنندگان را قادر می‌سازد دستگاه‌های IoT را با فرآیندهای تولید مطابقت دهند، این فرآیندها را در یک جریان کاری کارخانه‌ای در هم آمیزند، و آن گردش کار را با برنامه‌های تجاری که قطعات و مواد خام را خریداری می‌کنند و کالاهای نهایی را به فروش می‌رسانند، ادغام کنند.

این رویکرد سه لایه، سازندگان محیط اینترنت اشیا را قادر می‌سازد تا فرآیندهای اینترنت اشیاء را که منعکس‌کننده اهداف کسب‌وکار هستند، اجرا کنند.

اجزای یک پروژه IIoT

لایه فرآیند. برخلاف بسیاری از برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا که از حسگرهایی که شرایط را می‌خوانند و «اثرهایی» که چیزها را در دنیای واقعی جابجا می‌کنند یا تغییر می‌دهند، ساخته می‌شوند، تولید اینترنت اشیا معمولاً از فرآیندهای خاصی ساخته می‌شود که هرکدام از ابزارهای مورد نیاز برای انجام یک مرحله تولید تشکیل می‌شود. برای اجرای آن، و دستگاه‌های اینترنت اشیا باید فرآیند را در یک پاکت کنترل خودکار بپیچند. این دستگاه‌ها شامل یک کنترل‌کننده محلی، با پروتکل‌های دستگاه و زبان برنامه‌نویسی خاص خود است که دستگاه‌های IoT را به اجزای فعال خود فرآیند تبدیل می‌کند. این لایه فرآیند اساس طراحی IoT است.

لایه لبه کارخانه. تولید با فرآیندها شروع می شود، اما همه فرآیندها باید در یک چشم انداز کارخانه ای منسجم جمع آوری شوند. این کار لایه دوم کیک است لایه لبه کارخانه. در حالی که لایه فرآیند معمولاً از دستگاه‌ها و کنترل‌کننده‌های تخصصی ساخته می‌شود، لایه لبه کارخانه از دستگاه‌های «کنترل تعبیه‌شده» یا «محاسبات لبه» ساخته می‌شود که به احتمال زیاد نوعی دستگاه محاسباتی همه منظوره هستند. این لایه فرآیندها را مدیریت می کند تا کار کارخانه به طور منظم طی شود و ایمنی کارگران و ماشین آلات در کف کارخانه به طور یکسان تضمین شود.

لایه کسب و کار کالاها به طور جادویی از یک کارخانه ظاهر یا ناپدید نمی شوند. تولیدکنندگان سیستم‌های نرم‌افزاری دارند که از تحویل قطعات/مواد خام پشتیبانی می‌کنند، که اغلب بر اساس اصولی مانند تولید به‌موقع (JIT) یا زمان‌بندی تحویل JIT برای به حداقل رساندن موجودی است. همچنین سیستم هایی وجود دارند که موجودی کالاهای نهایی را مدیریت کرده و آنها را به کانال فروش منتقل می کنند. این سیستم ها را تشکیل می دهند لایه کسب و کار از کیک، جایی که برنامه‌های قدیمی با اینترنت اشیا و اتوماسیون فرآیند ملاقات می‌کنند.

یک دستور العمل محیطی IIoT

از آنجا که لایه فرآیند پایه و اساس IIoT است، یک استراتژی بهینه از آنجا شروع می شود:

• فهرستی از رابط های برنامه نویسی برنامه خروجی (API) از هر یک از عناصر فرآیند در کف کارخانه تهیه کنید. به API، الزامات شبکه، فرمت های داده و نوع اطلاعاتی که از طریق هر کدام در دسترس است توجه کنید. اگر چندین گزینه پشتیبانی می شود، نه قابلیت های هر کدام.
• بررسی کنید که هر رابط فرآیندی ابزاری برای هماهنگی مراحل شروع و تکمیل فرآیند با یک برنامه سطح بالاتر را نشان می دهد. همچنین، ابزار را شناسایی کنید
  "توقف اضطراری" فرآیند در صورت لزوم.

حال رابطه بین لایه فرآیند و لایه لبه کارخانه را در نظر بگیرید. شما باید بین هر فرآیند کارخانه در لایه فرآیند و یک رایانه لبه در لایه لبه کارخانه یک ارتباط برقرار کنید، بنابراین باید یک رابط مشترک پشتیبانی شده برای این اتصالات وجود داشته باشد.

• برای هر سیستم لبه کارخانه نامزد، موجودی همه APIهای پشتیبانی شده و رابط های شبکه را تهیه کنید. ممکن است چندین سیستم عامل، میان افزار یا بسته های کاربردی برای یک دستگاه لبه وجود داشته باشد، بنابراین همه آنها را بررسی کنید.
• مطابقت بین رابط های لایه فرآیند موجود و سیستم های لبه کارخانه را پیدا کنید. یک تطابق مناسب از تمامی مبادلات پیام مورد نیاز شما پشتیبانی می کند. اگر چندین تطابق مناسب وجود دارد، برای کاهش پیچیدگی پردازش لبه کارخانه، ترکیبی از شبکه/رابط را پیدا کنید که با بیشترین تعداد عناصر لایه فرآیندی مطابقت داشته باشد.
• بهترین روش این است که قبل از انجام هر پردازشی، وظیفه ای برای تبدیل تمام جریان های داده لایه فرآیند در برنامه لبه کارخانه به یک ساختار پیام داده مشترک در نظر بگیرید. این به طور قابل توجهی تلاش توسعه و نگهداری نرم افزار، زمان و میزان خطا را کاهش می دهد.

حالا به یخ کردن کیک. لایه تجاری کیک IoT تولیدی مسئول یکپارچه سازی با برنامه هایی است که قطعات، مواد و محصولات نهایی را مدیریت می کنند. اینجا همچنین مکانی است که تولید اینترنت اشیا از محیط کارخانه محلی خارج می شود، یا برای اتصال به مرکز داده شرکت یا به یک برنامه کاربردی ابر عمومی.

• در بیشتر موارد، رابط‌های موجود از سمت تجاری، که برای اتصال لایه لبه کارخانه در دسترس است، نسبتاً ثابت هستند. فهرستی از این رابط ها تهیه کنید و الزامات و قابلیت های آنها را مستند کنید.
• اینترفیس های قابل پشتیبانی توسط سیستم های لبه کارخانه را فهرست کنید و کمترین تعداد از این رابط ها را که برای اتصال به لایه تجاری مناسب هستند شناسایی کنید.
• مراقب امنیت این اتصالات باشید، زیرا رابط‌ها را در معرض برنامه‌های تجاری و پایگاه‌های داده اصلی قرار می‌دهند.

ساختن محیط‌های اینترنت اشیا به مراحل پایانی نیاز دارد

چند قانون کلی در اینترنت اشیا IIoT وجود دارد که باید هنگام بررسی گزینه‌های هر سه لایه کیک اینترنت اشیا در نظر داشت:

• بسیاری از کاربران اتصالات سیمی مانند اترنت را هم برای اتصالات لایه فرآیند به لبه کارخانه و هم برای اتصالات لایه کارخانه لبه به کسب و کار ترجیح می دهند. این امر امنیت و قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد. استفاده از کابل اترنت محافظ ممکن است خطر تداخل الکتریکی ماشین آلات را کاهش دهد.
• اگر از شبکه های بی سیم در طبقه تولید استفاده می شود، از هاب های جداگانه استفاده کنید، شبکه کارخانه را از سایر کاربردهای Wi-Fi جدا نگه دارید. Wi-Fi 6 را برای استقرار در مقیاس بزرگ یا جایی که سایر کاربران شبکه Wi-Fi یکسانی را به اشتراک می‌گذارند اجباری در نظر بگیرید و از ویژگی‌های «رنگی» Wi-Fi 6 برای میانجی‌گری ظرفیت شبکه برای جریان‌های حیاتی IoT استفاده کنید. توجه داشته باشید که برای استفاده بیشتر از Wi-Fi 6، به سازگاری WiFi-6 در دستگاه ها و همچنین LAN نیاز دارید.
• ایمنی مهم ترین نگرانی است. مطمئن شوید که اجرای شامل دکمه های اضطراری برای توقف حرکت و محافظت از کارگران و تجهیزات است.

مستندسازی محیط اینترنت اشیا

یک قانون کلیدی این است که همه چیز را مستند کنید. هر تصمیمی که گرفته می شود، هر پارامتر پیکربندی، هر عنصر نرم افزاری یا دستگاه باید به طور کامل مستند باشد، با به روز رسانی هایی که با تغییرات انجام می شود، و به طور منظم بررسی شود تا مطمئن شود چیزی از قلم نیفتاده است. هنگامی که نمی‌توانید دستگاه‌ها، اتصالات، برنامه‌ها را به‌طور واضح مستندسازی کنید، می‌تواند به منبع احتمالی مشکلات آینده تبدیل شود که برخی از آنها می‌توانند جدی باشند.