O carte de bucate pentru medii IoT de producție a clădirilor

• Construirea unor medii IoT de succes implică luarea în considerare a trei straturi: a unui „tort”, ca să spunem așa proces, fabrică și strat de afaceri.
• Constructorii IoT pot identifica elementele de la aceste trei straturi care alcătuiesc mediile lor IoT.
• Prin identificarea fiecărui strat și a elementelor sale, arhitecții IoT pot stabili procesele IoT care transmit obiectivele de afaceri ale întreprinderilor lor.

Sectorul industrial a lucrat, timp de un secol, pentru a eficientiza conversia materialelor sau a pieselor în produse.

Nu este surprinzător faptul că sectorul de producție este lider în adoptarea IoT, dar mulți producători încă se luptă cu cum să introducă și să utilizeze IoT în operațiuni.

Pentru cei care o fac, iată o rețetă simplă pentru a construi medii IoT de producție și pentru a vă ajuta pe parcurs. În această discuție, vom folosi termenul „senzor” pentru dispozitivele IoT care raportează o stare, „efector” pentru clasa de dispozitive IoT destinate să mute sau să deschidă ceva și „controler” pentru un dispozitiv IoT care se conectează și interacționează cu senzori și efectori.

O vedere la nivel înalt asupra mediilor IoT

Companiile s-au străduit pentru IoT și automatizarea fabricii, iar unele au făcut progrese semnificative. Cea mai bună abordare în IIoT este una care împarte proiectul dvs. IoT în trei straturi distincte, ca un tort.

Această structură permite producătorilor să potrivească dispozitivele IoT cu procesele de producție, să integreze aceste procese într-un flux de lucru din fabrică și să integreze acel flux de lucru cu aplicațiile de afaceri care achiziționează piese și materii prime și vând produse finite.

Această abordare pe trei straturi le permite constructorilor de mediu IoT să pună în aplicare procese IoT care reflectă obiectivele afacerii.

Ingredientele unui proiect IIoT

Stratul de proces. Spre deosebire de multe aplicații IoT care se formează din senzori care citesc condiții și „efectori” care mișcă sau schimbă lucrurile în lumea reală, IoT de producție este de obicei construită din procese specifice, fiecare constând din instrumentele necesare pentru a efectua o etapă de producție, de care lucrătorii au nevoie. pentru a-l rula și dispozitivele IoT necesare pentru a încheia procesul într-un plic de control automat. Aceste dispozitive includ un controler local, cu propriile protocoale de dispozitiv și limbaj de programare, care convertește dispozitivele IoT în componente active ale procesului în sine. Acest stratul de proces este baza pentru fabricarea designului IoT.

Strat de margine din fabrică. Fabricarea începe cu procese, dar toate procesele trebuie colectate într-o viziune de fabrică coerentă. Asta-i treaba celui de-al doilea strat al tortului strat de margine din fabrică. În timp ce stratul de proces este în mod obișnuit construit din dispozitive și controlere de specialitate, stratul de margine din fabrică este construit din dispozitive de „control încorporat” sau „edge computing” care sunt din ce în ce mai probabil să fie un fel de dispozitiv de calcul de uz general. Acest strat gestionează procesele astfel încât munca din fabrică să fie transmisă într-un mod ordonat, iar siguranța la podeaua fabricii este asigurată atât a lucrătorilor, cât și a mașinilor.

Stratul de afaceri. Mărfurile nu apar sau dispar în mod magic dintr-o fabrică. Producătorii au sisteme software care sprijină livrarea de piese/materii prime, adesea bazate pe principii precum producția just-in-time (JIT) sau programarea JIT a livrărilor pentru a minimiza stocul. Există și sisteme care gestionează stocul de produse finite și le mută într-un canal de vânzare. Aceste sisteme formează stratul de afaceri of the cake, locul în care aplicațiile vechi se întâlnesc cu IoT și automatizarea proceselor.

O rețetă de mediu IIoT

Deoarece stratul de proces este baza IIoT, o strategie optimă începe de acolo:

• Faceți un inventar al interfețelor de programare a aplicațiilor (API) de ieșire din fiecare dintre elementele de proces de la nivelul fabricii. Rețineți API-ul, cerințele rețelei, formatele de date și tipul de informații care sunt disponibile prin fiecare. Dacă sunt acceptate mai multe opțiuni, nu capacitățile fiecăreia.
• Verificați dacă fiecare interfață de proces prezintă un mijloc de coordonare a etapelor de pornire și finalizare a procesului cu o aplicație de nivel superior. De asemenea, identificați mijloacele de
  „oprirea de urgență” a procesului, dacă este necesar.

Acum luați în considerare relația dintre stratul de proces și stratul de margine din fabrică. Va trebui să stabiliți o conexiune între fiecare proces din fabrică din stratul de proces și un computer de margine în stratul de margine din fabrică, așa că va trebui să existe o interfață acceptată în mod obișnuit pentru aceste conexiuni.

• Pentru fiecare sistem de vârf din fabrică candidat, faceți un inventar al tuturor API-urilor și interfețelor de rețea acceptate. Pot exista mai multe sisteme de operare, middleware sau pachete de aplicații pentru un dispozitiv edge, așa că explorați-le pe toate.
• Găsiți potrivirea între interfețele de proces disponibile și sistemele de margine din fabrică. O potrivire potrivită va sprijini toate schimburile de mesaje de care aveți nevoie. Dacă există mai multe potriviri adecvate, găsiți o combinație de rețea/interfață care să se potrivească cu cel mai mare număr de elemente ale stratului de proces, pentru a reduce complexitatea procesării marginilor din fabrică.
• Cea mai bună practică este să includeți o sarcină pentru a converti toate fluxurile de date ale stratului de proces din aplicația de la marginea fabricii într-o structură comună de mesaje de date înainte de a face orice procesare. Acest lucru va reduce semnificativ efortul de dezvoltare și întreținere software, timpul, rata de eroare.

Acum să înghețam tortul. Stratul de afaceri al tortului IoT de producție este responsabil pentru integrarea cu aplicațiile care se ocupă de piese, materiale și produse finite. Acesta este, de asemenea, locul în care producția IoT părăsește mediul fabricii locale, fie pentru a se conecta la centrul de date corporativ, fie la o aplicație public cloud.

• În cele mai multe cazuri, interfețele disponibile din partea de afaceri, disponibile pentru conectarea stratului de margine a fabricii, sunt destul de statice. Faceți un inventar al acestor interfețe și documentați cerințele și capacitățile acestora.
• Inventariază interfețele care pot fi suportate de sistemele de vârf din fabrică și identifică cel mai mic număr dintre aceste interfețe care sunt potrivite pentru conectarea la nivelul de afaceri.
• Fiți atenți la securitatea acestor conexiuni, deoarece expun interfețele la aplicațiile și bazele de date de afaceri de bază.

Construirea de medii IoT necesită câteva atingeri finale

Există câteva reguli generale în IIoT IoT care ar trebui să fie reținute atunci când explorați opțiunile pentru toate cele trei straturi ale tortului nostru IoT:

• Mulți utilizatori preferă conexiunile prin cablu, cum ar fi Ethernet, atât pentru conexiunile de nivel proces la marginea fabricii, cât și pentru conexiunile de nivel de la marginea fabricii la nivelul afacerii. Acest lucru îmbunătățește securitatea și fiabilitatea. Utilizarea cablului Ethernet ecranat poate reduce riscul interferențelor electrice de la mașini.
• Dacă se utilizează rețeaua fără fir la nivelul producției, luați în considerare utilizarea hub-urilor separate, păstrați rețeaua din fabrică separată de alte utilizări ale Wi-Fi. Luați în considerare Wi-Fi 6 obligatoriu pentru implementări la scară largă sau în cazul în care alți utilizatori vor partaja aceeași rețea Wi-Fi și utilizați caracteristicile „color” Wi-Fi 6 pentru a media capacitatea rețelei pentru fluxurile critice IoT. Rețineți că pentru a beneficia la maximum de Wi-Fi 6, veți avea nevoie de compatibilitate WiFi-6 pe dispozitive, precum și pe LAN.
• Siguranța este cea mai critică preocupare. Asigurați-vă că implementarea include butoane de urgență pentru a opri mișcarea și pentru a proteja lucrătorii și echipamentele.

Documentarea mediului dvs. IoT

O regulă cheie este să documentezi totul. Fiecare decizie luată, fiecare parametru de configurare, fiecare element software sau dispozitiv ar trebui să fie pe deplin documentat, cu actualizări făcute cu modificări și revizuite în mod regulat pentru a se asigura că nimic nu a fost ratat. Atunci când nu reușiți să documentați în mod clar dispozitivele, conexiunile, aplicațiile, poate deveni o sursă probabilă de probleme viitoare, dintre care unele pot fi grave.