Przemysłowy Internet Rzeczy

Industrial IoT integruje dwie oddzielne rodziny sieci:

• korporacyjne IT służące do zarządzania zasobami, CRM, BI,
• OT (Operations Technology), które służy do monitoringu i sterowania procesami technologicznymi.

Przed rozwiązaniami IoT rysują się szerokie perspektywy. Agencja Gartner przewiduje, że do 2020 roku na świecie będzie 13,5 mld rzeczy podłączonych do Internetu, a do 2025 - 25 mld. Wg estymacji McKinsey Global Institute minimalna wartość rynku IoT na świecie w 2025 roku osiągnie poziom około 4 mld dolarów.

Przewidywania w zakresie potencjału Przemysłowego Internetu Rzeczy zawiera raport Światowego Forum Ekonomicznego z 2015 roku. Zauważa się, że IIoT jest we wczesnej fazie rozwoju. W momencie ankietowania 88% respondentów nie rozumiało jego podstawowych modeli biznesowych i długofalowych skutków dla branż. Główną przeszkodą w szybkim wdrożeniu i dalszym rozwoju jest różnica w rozumieniu pojęcia "działanie w czasie rzeczywistym" pomiędzy zwykłymi użytkownikami Internetu i użytkownikami systemów przemysłowych. Dla tych pierwszych są to pojedyncze sekundy, a w zastosowaniach przemysłowych są to czasy niższe od milisekund.

Kolejną przeszkodą jest niezawodność. Zwykły Internet najczęściej zapewnia ją na poziomie "najlepszej możliwej" (best effort), co w przypadku systemów sterowania jest wartością nie do przyjęcia. Normy, technologie, przepisy prawne oraz względy bezpieczeństwa narzucają tu konieczność spełniania zdefiniowanych rygorów czasowych. Przytoczone przepisy obligują często do zapewnienia niezawodności przez redundancję krytycznych elementów systemu, co w przypadku "zwykłego" Internetu jest nie do zagwarantowania.

Na podstawie badań określono także trzy największe bariery rozwoju IIoT:

• brak jednolitych standardów i pełnej interoperacyjności między urządzeniami różnych producentów,
• obawy w kwestiach bezpieczeństwa,
• niedookreślone modele zastosowań niegwarantujące pewnego zwrotu z inwestycji.

Pomimo obaw odnotowano duży wzrost liczby dostarczanych na rynek czujników z 4,2 mld w 2012 do 23,6 mld w 2014 roku. Zmiana ta pokazuje także siłę zapotrzebowania rynkowego wykreowaną przez pojawienie się nowej technologii.

Dla sprostania potrzebom w zakresie bezpieczeństwa i interoperacyjności pojawiły się inicjatywy organizacyjne, m.in. powstanie konsorcjów Industrial Internet Consortium (IIC), AllSeen Alliance, Open Interconnect Consortium (OIC) i niemieckie Industry 4.0. Przewiduje się, że nastąpi konwergencja do gospodarki opartej na wynikach (outcome economy), w której przedsiębiorstwa będą konkurować ze sobą pod kątem zdolności do dostarczania wymiernych wyników mających znaczenie dla ich klientów. Przedsiębiorstwa będą musiały coraz bardziej polegać na partnerach biznesowych, podłączonych ekosystemach, zaawansowanych procesach analitycznych, przetwarzaniu nowych danych generowanych przez inteligentne produkty (rzeczy) działające w terenie, aby w czasie rzeczywistym zaspokajać potrzeby klienta.

Wg publikacji Europejskiego Kongresu Finansowego pt. "Cyfryzacja Gospodarki i Społeczeństwa - szanse i wyzwania dla sektorów infrastrukturalnych" kluczowymi czynnikami napędzającymi rozwój gospodarki cyfrowej są obecnie:

• Internet Rzeczy oraz Internet Wszechrzeczy (Internet of Everything, IoE),
• wszechobecna łączność (hyperconnectivity),
• aplikacje i usługi oparte na chmurze obliczeniowej (cloud computing),
• analityka dużych zbiorów danych (Big Data Analytics - BDA) oraz duże dane działające jako usługa (Big-Data-as-a-Service - BDaaS),
• automatyzacja (automation) oraz robotyzacja (robotisation),
• wielokanałowe (multi-channel) oraz wszechkanałowe (omni-channel) modele dystrybucji produktów i usług.

Ryzyko dotyczy głównie bezpieczeństwa danych i komunikacji, jednakże nie jest ono w stanie zatrzymać machiny IIoT.

W zakresie rozwiązań IIoT, Tekniska Polska oferuje produkty firmy B+B SmartWorx znanej przede wszystkim z doskonałych routerów bezprzewodowych Conel, które od lat przodują w rozwiązaniach i aplikacjach systemów inteligentnych. Dla IIoT, B+B SmartWorx opracowała rodzinę urządzeń "Wzzard Intelligent Sensing Platform", na którą składają się inteligentne węzły sieciowe Wzzard Intelligent Edge Nodes.

Są one wyposażone w czujniki różnych wielkości fizycznych (temperatura, wilgotność, przepływ, przyspieszenie, prąd, napięcie, ciśnienie i inne) i komunikują się za pomocą technologii bezprzewodowych takich jak Smart Mesh IEEE 2.4 GHz 802.15.4. Do komunikacji z siecią nadrzędną wykorzystano Cellular / Ethernet / Smart Mesh Gateway z nowej rodziny Smart. W ofercie jest już blisko 20 modeli Wzzardów oraz 5 typów bram Smart.

Na rysunku przedstawiono architekturę przykładowej aplikacji, w której centralną funkcję w każdej z podsieci IIoT pełnią routery B+B SmartWorx SmartSwarm. Poszczególne podsieci zostały spięte siecią nadrzędną w topologii ringu z technologią ultraszybkiej rekonfiguracji ringu FRNT firmy Westermo. W zastosowaniach przemysłowych korzystna jest segregacja sieci. W krytycznych punktach decyzje są podejmowane w bezpośrednim sąsiedztwie punktów akwizycji danych.

Rolę punktów akwizycji odgrywają tu urządzenia Wzzard. Tam, gdzie wynika to ze względów bezpieczeństwa bądź rygorów czasowych, decyzje są podejmowane w obrębie podsieci przez lokalne urządzenia: router SmartSwarm, sterowniki PLC i przez pracowników (interfejsy systemów SCADA). Zabezpieczenie przed niepowołanym dostępem zapewnia tu separacja podsieci przez router z wykorzystaniem wbudowanych mechanizmów bezpieczeństwa.

Za pomocą łączy internetowych, uprawnieni użytkownicy mogą mieć dostęp do informacji oraz sterowania procesami niekrytycznymi. Informacjami takim mogą być np. raporty efektywności, automatyczne zestawienia kosztów, cząstkowe raporty wskaźników KPI. Informacją sterującą może tu być zdalna aktualizacja receptury technologicznej zmieniana w oparciu o raportowane wyniki (sprzężenie zwrotne) lub decyzja o zmianie przebiegu procesu. Jest to tylko uogólniony przykład. Procesy i architektura rozwiązań mogą różnić się w zależności od typu przedsiębiorstwa, zasad organizacyjnych lub rygorów bezpieczeństwa.

Tekniska Polska
www.tekniska.pl