Internet Industri, sebagai model perniagaan baru muncul dan paradigma aplikasi yang dibentuk oleh penyepaduan mendalam-teknologi maklumat generasi akan datang dengan ekonomi perindustrian, berfungsi sebagai asas penting bagi perusahaan perindustrian untuk mencapai transformasi digital. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak penyelesaian bersepadu telah muncul melalui inovasi yang disesuaikan dengan ciri pengeluaran dan titik kesakitan industri utama. Contohnya termasuk kerjasama rantaian bekalan dalam-pengilangan peralatan canggih, operasi jauh dan penyelenggaraan peralatan utama, penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan dalam industri keluli serta pemantauan keselamatan pengeluaran dalam sektor petrokimia. Penyelesaian ini memanfaatkan sepenuhnya pengagregatan dan kesan penguatan internet industri, memacu transformasi digital pembuatan dan menyampaikan nilai teras dalam peningkatan kualiti, pengurangan kos dan keuntungan kecekapan.
Platform Internet industri menyediakan keupayaan untuk mengagregat, menyepadukan, menyimpan, memproses, pengkomputeran dan menganalisis data perindustrian besar-besaran, membolehkan perusahaan membina-platform data kawalan operasi kitaran hayat yang bersatu dan penuh. Banyak teknologi berkaitan-platform sedang menjalani lelaran dan kemajuan berterusan (cth, komponen perkhidmatan mikro, bekas, pemprosesan data kelompok, pemprosesan strim). Teknologi ini secara berperingkat memperkasakan kami untuk menjalankan-analisis mendalam bagi data industri yang heterogen dan besar-besaran sambil mempercepatkan pengumpulan pengetahuan industri, penyahgandingan perkakasan dan perisian serta penggunaan pantas aplikasi inovatif. Walau bagaimanapun, kami menyedari bahawa teknologi sumber terbuka-yang termaju ini pada asasnya adalah alat untuk membantu perusahaan mencapai pembuatan pintar-bukan matlamat akhir itu sendiri. Memanfaatkan platform sedemikian, perusahaan besar boleh mengoptimumkan pengeluaran merentas keseluruhan skop pembuatan, meningkatkan rantaian nilai penuh aset dan operasi, dan akhirnya mencapai pengoptimuman nilai keseluruhan kitaran hayat{11}}. Sebagai contoh, Kumpulan Syarikat Minyak Nasional Abu Dhabi (ADNOC) memanfaatkan pusat arahan digital panoramiknya untuk memantau dan mengoptimumkan prestasi aset dan operasi 14 syarikat operasi secara berpusat dari ibu pejabatnya. Melalui penyelesaian seperti penyelenggaraan ramalan dan pengoptimuman rantaian nilai, ia telah mengenal pasti peluang pengoptimuman nilai berpotensi bernilai $60 juta hingga $100 juta untuk kumpulan (menyediakan penyelesaian pengoptimuman rantaian nilai minyak dan gas, menyepadukan rantaian nilai aset dan operasi, serta memaksimumkan pulangan pengeluaran dan operasi).
Internet Industri menawarkan pelbagai penyelesaian dalam senario seperti sambungan perkhidmatan, kerjasama rangkaian dan penyesuaian diperibadikan dengan menghubungkan perusahaan, pengguna dan produk. Walau bagaimanapun, ia kekal dalam fasa penerokaan untuk senario pengeluaran pintar, dan perusahaan masih menghadapi cabaran yang ketara dalam operasi pengeluaran.
Cabaran Yang Dihadapi Perusahaan Pembuatan Masa Kini
Cabaran Pasaran: Ketidaktentuan ekonomi dan pasaran global mendorong pengeluar untuk melaraskan strategi dengan pantas untuk menyesuaikan diri dengan permintaan pasaran yang lebih kerap dan{0}}pantas sambil menavigasi turun naik dalam kos bahan mentah dan tenaga. Aliran ini memaksa syarikat untuk memikirkan semula pendekatan operasi mereka: mereka mesti melancarkan produk baharu secara berterusan sambil memendekkan kitaran perolehan peralatan, garis masa pembangunan produk baharu dan masa-untuk-pasaran. Mereka perlu mewujudkan model perniagaan pengoptimuman yang diselaraskan-didorong permintaan-dan sistem pengeluaran fleksibel seperti-pengeluaran barisan-berskala besar-terutamanya kritikal untuk sektor pembuatan diskret.
Sumber Manusia dan Cabaran Pengekalan Pengetahuan: Apabila pekerja generasi lama bersara, kepakaran yang mereka miliki dalam sistem kawalan, operasi dan risiko penyelenggaraan akan hilang. Perusahaan perindustrian menghadapi cabaran besar daripada peralihan tenaga kerja. Generasi baharu anak asli digital menjangkakan pengetahuan automasi industri dibenamkan dalam sistem yang mereka gunakan, manakala bakat OT tradisional menjadi semakin berkurangan.
Cabaran dalam Jumlah Kos dan Pematuhan: Bagaimana untuk mengoptimumkan dan mengurangkan kos untuk projek pembinaan baharu dan perbelanjaan operasi sambil mematuhi undang-undang dan peraturan perlindungan alam sekitar negara yang semakin ketat untuk membolehkan pembangunan mampan.
Pengurus industri berharap bahawa Industri 4.0 dan teknologi Internet Industri akan membantu mereka menangani cabaran baharu ini. Penganalisis industri menganggarkan bahawa teknologi pengeluaran-generasi seterusnya yang lebih fleksibel boleh meningkatkan produktiviti pembuatan sebanyak 30%. Walau bagaimanapun, penyelidikan juga menunjukkan bahawa 60% syarikat gagal memajukan projek mereka melebihi fasa perintis. Hasil ini berpunca daripada pelbagai faktor yang berkaitan dengan kakitangan, proses dan teknologi. Dari segi teknologi, kebanyakan pengeluar bergelut untuk mencapai pulangan yang lebih tinggi daripada inovasi ini, terutamanya kerana sistem loji operasi mereka kekal tertutup, tetapan proprietari. Sejak 1970-an, apabila sistem DCS dan PLC memasuki automasi industri, sistem proprietari telah berkembang. Sehingga kini, pasaran telah membangunkan model gabungan perisian{11}perkakasan, dengan setiap vendor automasi dan sistem maklumat mencipta ekosistem perisiannya sendiri. Ini memaksa pengguna untuk mengekalkan berbilang sistem OT dan IT, memupuk pergantungan yang tinggi pada vendor sistem.
Kesesakan Semasa di Tepi Internet Perindustrian
Bukan-Seni Bina Digital-Kebanyakan sistem automasi moden sangat dioptimumkan untuk kawalan masa-sebenar tetapi gagal memanfaatkan teknologi yang berkembang pesat yang muncul daripada domain IT. Ini-teknologi digital termaju-termasuk analitis, kecerdasan buatan/pembelajaran mesin, pendekatan-objek dan-seni bina berorientasikan perkhidmatan-adalah penting untuk mencapai pembuatan pintar.
Perkakasan-Model Perniagaan Berpusat-Walaupun peningkatan perkakasan boleh mengoptimumkan persekitaran kawalan sedia ada, ia bukanlah aspek yang paling kritikal dalam transformasi digital. Kunci sebenar terletak pada-inovasi dipacu perisian yang menangani cabaran teknologi operasi dengan bijak. Akibatnya, nilai perniagaan semakin berubah daripada model-perkakasan kepada model-didorong perisian.
Had Sistem Proprietari-Pada masa ini, aplikasi automasi yang dibangunkan untuk satu sistem tidak boleh dijalankan pada sistem yang lain. Walau bagaimanapun, sepanjang dekad yang lalu dalam IT, sistem pengendalian terbuka seperti Linux telah memupuk-pembangunan aplikasi pihak ketiga, membolehkan pengembangan ekosistem pesat dan penciptaan portfolio perisian yang kaya yang memenuhi keperluan perniagaan merentas pelbagai industri dan segmen pasaran. Malangnya, sistem proprietari dalam sektor perindustrian mewujudkan halangan kepada inovasi: pengguna tidak dapat menelan kos yang berpatutan-meningkatkan sistem pengeluaran dengan berkesan atau menyepadukan dan memadankan produk-dalam-kelas terbaik daripada pembekal yang berbeza. Kepantasan inovasi mereka dikekang oleh pergantungan mereka pada vendor sistem proprietari. Halangan ini akhirnya meningkatkan jumlah kos perusahaan.
Bagi pengeluar peralatan asli (OEM), cabarannya terletak pada mengimbangi dua keutamaan: memanfaatkan keupayaan penyahpepijatan maya semasa reka bentuk modular untuk merapatkan dunia maya dan fizikal-sehingga mengurangkan kos, mengurangkan risiko dan mempercepatkan masa-untuk-memasarkan-sambil memacu{3}}perkhidmatan pada masa yang sama{4}}pertumbuhan perniagaan.
Penyepadu sistem (SI) menghadapi jurang kritikal: sistem automasi kekurangan alat yang menghubungkan domain IT dan OT. Akhirnya, mereka mendapati diri mereka terpaksa melaburkan sumber manusia yang besar dalam membangunkan penyelesaian tersuai yang sangat kompleks. Yang penting, perkhidmatan yang dipesan lebih dahulu sukar untuk ditiru secara meluas dalam pasaran. Mereka mencari blok berfungsi perisian yang melindungi pengetahuan industri dan penyelesaian-khusus industri mereka, dengan itu mengurangkan-usaha kejuruteraan nilai rendah (dengan menggunakan semula objek dan algoritma proses merentas berbilang projek). Ini membolehkan pakar teknikal mereka menumpukan dengan lebih teliti untuk menyelesaikan masalah kesakitan dan cabaran dalam proses Pembuatan, Operasi dan Penyelenggaraan (MOM), yang akhirnya mencipta nilai yang lebih besar.
Pada bahagian akhir-pengguna (EU), menangani cabaran ini dengan segera memerlukan pengurusan sistem yang komprehensif untuk meminimumkan masa henti yang tidak dirancang, memastikan penghantaran produk semasa musim puncak dan mengurangkan pergantungan pada sokongan teknikal luaran. Terdapat keinginan untuk sistem/talian pengeluaran yang fleksibel untuk memastikan ketangkasan pembuatan, membolehkan fleksibiliti pengeluaran yang lebih besar apabila perubahan permintaan atau jadual penyelenggaraan berubah.
Menyelesaikan isu ini dengan berkesan dan benar-benar mewujudkan ekosistem industri digital "perisian-perindustrian yang ditentukan" memerlukan menangani sistem OT tertutup, piawaian dan cabaran ekosistem di sumbernya. Ini memerlukan penggunaan sistem dan piawaian automasi terbuka sambil menyepadukan keupayaan teknikal tambahan untuk mempercepatkan-pertumpuan IT.
Masa Depan Sistem Automasi Terbuka
Seni bina sistem automasi masa hadapan pasti akan berkembang ke arah keterbukaan, penggunaan teragih dan keselamatan yang wujud. Teknologi automasi industri dan pengkomputeran tepi membentuk asas sistem terbuka ini. Berbanding dengan sistem proprietari tradisional, seni bina automasi terbuka akan mempamerkan transformasi berikut:
Jelas sekali bahawa seni bina automasi terbuka mempercepatkan pembangunan kejuruteraan, meningkatkan ketangkasan sistem, fleksibiliti pengeluaran dan kecekapan keseluruhan. Anjakan ini mewakili lebih daripada peningkatan teknikal-ia secara asasnya mentakrifkan semula cara proses dan mesin direka bentuk. Pengaturcaraan-jangka panjang, rendah-untuk pengawal proprietari akan beralih kepada palam-dan-memainkan sistem automasi. Sistem ini akan memanfaatkan blok fungsi perisian yang luas dan disahkan secara menyeluruh yang dibangunkan oleh ekosistem yang luas. Mereka akan menjalankan pelbagai perkakasan daripada berbilang vendor-yang merangkumi sistem kawalan terbenam kepada peranti risikan tepi yang berkuasa.
Piawaian terbuka adalah penting untuk membina sistem automasi terbuka, dan IEC 61499 ialah piawaian utama yang membuka kunci sempadan baharu ini. Dengan mentakrifkan peraturan pemodelan berorientasikan objek-, ia merangkum model kawalan dan algoritma objek terkawal ke dalam "kotak hitam" (blok fungsi perisian). Blok fungsi yang disahkan ini boleh digunakan semula merentas senario yang berbeza, dengan ketara mengurangkan usaha pengaturcaraan berulang. Bagi pengguna, sudah memadai untuk memahami fungsi yang disediakan tanpa perlu mengetahui butiran pelaksanaan, dengan itu melindungi harta intelek pembangun. Tidak seperti blok fungsi tradisional, yang ditakrifkan oleh standard ini beroperasi berdasarkan pencetus peristiwa dan bukannya pengimbasan kitaran. Ini selaras dengan konsep berorientasikan objek-dan pendekatan pengaturcaraan dalam domain IT, menjadikannya teknologi penumpuan IT/OT semula jadi. Ia memudahkan kecekapan CPU pengawal yang dipertingkatkan dan pengimbangan beban, amat sesuai untuk sistem teragih, dan membolehkan penyepaduan lancar teknologi IT termaju ke dalam sistem automasi. Piawaian mentakrifkan lagi peraturan untuk model aplikasi, model sistem dan model peranti/sumber. Penyepaduan mereka membolehkan pengguna mereka bentuk aplikasi secara bebas daripada perkakasan automasi asas. Pendekatan abstraksi perkakasan ini memendekkan garis masa projek dan mengurangkan pergantungan pada pengeluar peralatan. Digabungkan dengan pembangunan berorientasikan objek-sekatan fungsi, ia memudahkan pelarasan dalam talian dengan ketara untuk barisan pengeluaran dan peralatan. Sememangnya, standard juga menyediakan kaedah untuk mengarang blok fungsi asas ke dalam blok komposit dan untuk menyambungkan blok fungsi yang berbeza dengan cepat (melalui seret-dan-mudah), mengurangkan beban kerja penyahpepijatan pengaturcaraan perisian dan kadar ralat program dengan ketara. Secara ringkasnya, mencapai kebolehoperasian peranti, kebolehkonfigurasian semula sistem dan kemudahalihan perisian adalah objektif terasnya. Organisasi seperti Forum Automasi Proses Terbuka (OPAF) dan Persatuan Pengguna Automasi Industri Proses Antarabangsa (NAMUR), yang pada masa ini diterajui oleh-penyertaan pengguna akhir, menyokong peralihan daripada rangka kerja sistem automasi proprietari sedia ada berdasarkan standard ini-ilustrasi terbaik bagi usaha ini.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi pengkomputeran edge juga mengalami perkembangan pesat. Teknologi kontena menyediakan kaedah yang berkesan untuk mengemas kini/meningkatkan aplikasi kumpulan untuk kawalan tepi dan memastikan penghantaran dan pemprosesan data tepat pada masanya. Teknologi kontena, terutamanya Docker, dan alat orkestrasi kontena seperti Kubernetes kini semakin matang. Seni bina Microservices terus meningkatkan kecekapan penggunaan sumber di pinggir, menggalakkan penyahgandingan dan penggunaan semula berfungsi, mempercepatkan pembangunan aplikasi, dan telah menjadi trend utama dalam teknologi pengkomputeran tepi. Piawaian seperti OPC UA dan Time-Sensitive Networking (TSN) menyediakan rangka kerja antarabangsa dan rangkaian penentu untuk kesalinghubungan peranti medan, memenuhi keperluan penghantaran dan pertukaran data yang pelbagai dalam aplikasi industri. Penyepaduan teknologi maklumat dan komunikasi-generasi seterusnya ini dengan teknologi standard IEC 61499 akan mempercepatkan kemajuan automasi terbuka. Keterbukaan ini bukan sahaja kepada piawaian tetapi juga kepada rangkaian, perkakasan, perisian dan seni bina sistem, meletakkan asas yang kukuh untuk mencapai pendigitalan, rangkaian dan kecerdasan di kilang dan bengkel.
Automasi terbuka akan memacu perkembangan pesat Internet Perindustrian, akhirnya menangani titik kesakitan untuk pengguna akhir, penyepadu sistem dan OEM. Pendekatan ini mencapai pengeluaran yang fleksibel, memendekkan masa-untuk-memasarkan, mengurangkan masa dan kos kejuruteraan, meningkatkan kecekapan operasi dan pengeluaran serta melindungi harta intelek. Sesungguhnya, kajian perbandingan baru-baru ini oleh firma pihak ketiga-antarabangsa menyerlahkan perkara ini dengan berkesan: Untuk menyelesaikan projek automasi berskala kecil-yang tipikal (tugas termasuk mencipta aplikasi, mengimport pangkalan data yang berkaitan, mewujudkan logik, mengkonfigurasi peranti, membangunkan HMI dan melaksanakan projek), alatan perisian automasi tradisional memerlukan 40 jam. Sebaliknya, menggunakan sistem automasi terbuka mengurangkan kali ini sebanyak 68%. Untuk menguji ketangkasan sistem, pengawal ditukar secara manual antara peranti dan pengawal baharu yang dikonfigurasikan untuk peranti asal. Operasi ini terbukti menyusahkan dengan sistem proprietari tradisional, manakala sistem automasi terbuka melaksanakannya 70% hingga 80% lebih pantas.
Ringkasnya, sama ada Internet Perindustrian masa hadapan boleh mengatasi kesesakan semasa dan memajukan lagi transformasi digital perusahaan perindustrian secara mendalam dan luas bergantung pada penubuhan sistem automasi terbuka yang dibina berdasarkan konsep, seni bina dan piawaian baharu. Perkakasan tradisional-sistem proprietari tertumpu akan digantikan dengan-sistem terbuka tertumpu perisian. Lebih banyak teknologi awan akan digunakan pada pengkomputeran tepi, membolehkan kumpulan besar bakat IT untuk menyepadukan secara mendalam dengan pengetahuan aplikasi industri dalam rangka kerja terbuka ini. Kita boleh menjangka bahawa Internet Perindustrian akan membentuk laluan yang sihat dan mampan ke hadapan dengan memanfaatkan ekosistem terbuka ini.