اخبار الصناعة
0102030405
التعامل مع "الهاوية 2025" - نظام التشغيل الآلي المفتوح
2023-12-08
لقد دعا المستخدمون النهائيون إلى انفتاح النظام لجمع ودمج البيانات بشكل أفضل من الأنظمة والمعدات المختلفة من مختلف الموردين. يلتزم موردو الأتمتة بمساعدة مستخدمي التصنيع على مواجهة التحديات من خلال توفير أنظمة مفتوحة تلبي المعايير الدولية.
أصدرت وزارة الاقتصاد والصناعة والتجارة اليابانية مؤخرًا تقريرًا بعنوان "التعامل مع جرف نظام تكنولوجيا المعلومات (IT) لعام 2025 والتطور الكبير في التحول الرقمي"، والذي حدد أنظمة تكنولوجيا المعلومات المتبقية باعتبارها العقبات الرئيسية التي تؤثر على تطوير التحول الرقمي. وفي الواقع فإن معوقات الأنظمة القديمة لا تقتصر على الأنظمة ذاتها؛ يمكن لأنظمة التحكم والمراقبة الآلية القديمة أيضًا أن تخلق عقبات. وأشار تقرير التحول الرقمي إلى مشاكل مختلفة، مثل الصندوق الأسود الناجم عن تقادم التكنولوجيا، وتقاعد مصممي الأنظمة، والمزيد من القيود الناجمة عن إدخال تقنيات جديدة. قد يؤدي استخدام "الصندوق الأسود" مع الأجهزة والبرامج الاحتكارية إلى حل بعض المشكلات مؤقتًا، ولكنه قد ينتج عنه كومة من التقنيات غير المتوافقة. تتمتع أنظمة الأتمتة التي تم تنفيذها بعمر خدمة متوقع يبلغ 20 أو 30 عامًا، مما يجعل عملية الترقية أو الاستبدال أكثر صعوبة. في ضوء هذه المواقف، يمكن اعتبار أن مهمة نظام التشغيل الآلي أو نظام التحكم الموزع (DCS) هي توفير أحدث التقنيات دون التدخل في التشغيل، الأمر الذي يتطلب نظامًا أكثر انفتاحًا. في مجال التكنولوجيا، يعني الانفتاح تحقيق تصميم موحد وموحد، والقضاء على الإزعاج الناجم عن التكامل المخصص باستخدام واجهات مفتوحة موحدة. الأتمتة من مغلقة إلى مفتوحة جزئيا بشكل عام، يقوم موردو DCS بدمج المنتجات الخاصة في النظام الكامل لتلبية توقعات المستخدمين النهائيين. المنتجات التي طورها الموردون لا تتمتع بأداء ثابت ومستقر فحسب، بل تؤكد أيضًا على الخصائص المميزة. طوال الوقت، استخدموا التكنولوجيا التجارية الحالية لتحسين النظام لتلبية طلب السوق، بحيث تلبي هذه الأنظمة تدريجياً المعايير الواقعية والمعايير الدولية. وحتى الآن، أحرز هذا التطور تقدمًا ليس فقط من خلال تطوير الملكية، ولكن أيضًا من خلال تكامل المنتجات المشتركة المتاحة في السوق. من أجل الحصول على ميزة تنافسية، يشارك الموردون في تطوير المعايير ويستحوذون على شركات أخرى. وباسم التأكيد على مصالح المستخدمين النهائيين، كانت هناك منافسة لتعزيز مكانة السوق ومجموعة المنتجات. وفي الوقت نفسه، أصبحت بعض الوظائف موحدة، مما يجعل من الممكن ربط المعدات الميدانية بأنظمة مختلفة، مما يقلل الاعتماد على نفس المورد ويوفر المزيد من الخيارات للمستخدمين النهائيين. لقد أصبحت بروتوكولات OPC الكلاسيكية (DA، a & E، HDA)، وfoundation fieldbus، وisa100 wireless وغيرها من بروتوكولات الاتصالات القياسية الدولية هي القوة الدافعة لزيادة قيمة النظام. ولذلك، فإن العديد من موردي DCS يضعون الآن دورهم كمتكامل أنظمة يقدم الخدمات للمستخدمين النهائيين، بدلاً من كونه شركة مصنعة للمنتجات الخاصة. نظام التشغيل الآلي المفتوح القياسي تلعب بعض الأنظمة المفتوحة دورًا في تلبية احتياجات المستخدمين النهائيين، ولكن مع مرور الوقت، سيتم استبدالها تدريجيًا بأنظمة محدثة، والتي تحتاج إلى التحديث بشكل متكرر لإبقائها محدثة. يعد هذا التطور ضروريًا لدعم المستخدمين النهائيين واعتماد نظام التشغيل المشترك واتصالات Ethernet والمحاكاة الافتراضية وغيرها من التطورات التكنولوجية 
ومع ذلك، فقد تغير السوق، ولهذا الترتيب أيضًا حدوده. قد يحتاج الموردون إلى الانتقال من تكامل أنظمتهم إلى تطوير أعمال المستخدم النهائي، والتعاون مع الشركات الموردة الأخرى، والتي قد يكون بعضها منافسًا مباشرًا. ومن أجل التعامل مع هذا التحول النموذجي، ظهرت منصات الشبكات التي أنشأتها بعض الشركات، وتم تشكيل نظام بيئي للأعمال. على سبيل المثال، تشمل المنظمات التمثيلية التي تدرس المعايير الفنية وتطوير الصناعة Namur، وهي جمعية دولية لمستخدمي الأتمتة الصناعية للعمليات ومقرها في ألمانيا، ومنتدى أتمتة العمليات المفتوحة (opaf)، المسؤول عن تطوير وتطوير o-pas (أتمتة العمليات المفتوحة القياسية) النظام. تلتزم بنية Namur المفتوحة (NOA) وopaf بمناقشة الأنظمة المحايدة للموردين، مما يعني أنه يمكنهم استخدام أحدث التقنيات لاستيعاب الأجهزة والوظائف في أي وقت، وستستمر الأنظمة المتوافقة في استخدام تطبيقات البرامج الحالية في المستقبل. بأخذ NOA كمثال، يتم تكوين مجال مستقل يسمى المراقبة والتحسين خارج النظام الحالي، للحصول على البيانات مباشرة من أجهزة الاستشعار الجديدة (مثل الاهتزاز والصوت والتآكل والرائحة)، والروبوتات، والطائرات بدون طيار وغيرها من المعدات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام OPC UA، وهو معيار الاتصالات الخاص بمؤسسة OPC، للحصول على البيانات من الأنظمة الحالية للتحكم المتقدم والتحليل والتشخيص. من حيث تدابير السلامة، تشبه هذه الطريقة المواصفة IEC 62443 (سلامة نظام التحكم)، وتصميم المنطقة الموصى به مشابه جدًا لتسهيل تصميم النظام وصيانته. يروج Opaf لمزيد من نفس الأفكار من خلال الدعوة إلى الاستقلال عن الأنظمة الحالية. تعتبر شبكات النظام الأساسية التي طورها الموردون ضرورية لأنها تُستخدم في العديد من مواقع التصنيع اليوم وهي موثوقة من حيث الأمان والاستقرار. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بإدخال تقنيات جديدة حاسمة لتطوير النظام، قد تصبح هذه الشبكات عقبات وقد تعيق المستخدمين النهائيين من تنفيذ حلول مفيدة في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يجب اتخاذ إجراءات مستمرة لحل المشكلات الأمنية المحتملة في المستقبل، وقد تجلب المواصفات الأصلية لهذه الشبكات بعض القيود. تعمل OPC UA وPROFINET على تعزيز نفوذها كشبكات نظام أساسية، وقد جذبت الانتباه كشبكات قوية تتماشى مع المعايير الدولية. وبغض النظر عن التفكير التقليدي، يمكن لموردي DCS الانتقال من تطوير أنظمة الملكية إلى البرامج والأجهزة التجارية. ولذلك، يمكن للشركات حل مشاكل المستخدمين النهائيين من خلال التعاون والاستفادة الكاملة من مزاياها الداخلية.
ومع ذلك، فقد تغير السوق، ولهذا الترتيب أيضًا حدوده. قد يحتاج الموردون إلى الانتقال من تكامل أنظمتهم إلى تطوير أعمال المستخدم النهائي، والتعاون مع الشركات الموردة الأخرى، والتي قد يكون بعضها منافسًا مباشرًا. ومن أجل التعامل مع هذا التحول النموذجي، ظهرت منصات الشبكات التي أنشأتها بعض الشركات، وتم تشكيل نظام بيئي للأعمال. على سبيل المثال، تشمل المنظمات التمثيلية التي تدرس المعايير الفنية وتطوير الصناعة Namur، وهي جمعية دولية لمستخدمي الأتمتة الصناعية للعمليات ومقرها في ألمانيا، ومنتدى أتمتة العمليات المفتوحة (opaf)، المسؤول عن تطوير وتطوير o-pas (أتمتة العمليات المفتوحة القياسية) النظام. تلتزم بنية Namur المفتوحة (NOA) وopaf بمناقشة الأنظمة المحايدة للموردين، مما يعني أنه يمكنهم استخدام أحدث التقنيات لاستيعاب الأجهزة والوظائف في أي وقت، وستستمر الأنظمة المتوافقة في استخدام تطبيقات البرامج الحالية في المستقبل. بأخذ NOA كمثال، يتم تكوين مجال مستقل يسمى المراقبة والتحسين خارج النظام الحالي، للحصول على البيانات مباشرة من أجهزة الاستشعار الجديدة (مثل الاهتزاز والصوت والتآكل والرائحة)، والروبوتات، والطائرات بدون طيار وغيرها من المعدات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام OPC UA، وهو معيار الاتصالات الخاص بمؤسسة OPC، للحصول على البيانات من الأنظمة الحالية للتحكم المتقدم والتحليل والتشخيص. من حيث تدابير السلامة، تشبه هذه الطريقة المواصفة IEC 62443 (سلامة نظام التحكم)، وتصميم المنطقة الموصى به مشابه جدًا لتسهيل تصميم النظام وصيانته. يروج Opaf لمزيد من نفس الأفكار من خلال الدعوة إلى الاستقلال عن الأنظمة الحالية. تعتبر شبكات النظام الأساسية التي طورها الموردون ضرورية لأنها تُستخدم في العديد من مواقع التصنيع اليوم وهي موثوقة من حيث الأمان والاستقرار. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بإدخال تقنيات جديدة حاسمة لتطوير النظام، قد تصبح هذه الشبكات عقبات وقد تعيق المستخدمين النهائيين من تنفيذ حلول مفيدة في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يجب اتخاذ إجراءات مستمرة لحل المشكلات الأمنية المحتملة في المستقبل، وقد تجلب المواصفات الأصلية لهذه الشبكات بعض القيود. تعمل OPC UA وPROFINET على تعزيز نفوذها كشبكات نظام أساسية، وقد جذبت الانتباه كشبكات قوية تتماشى مع المعايير الدولية. وبغض النظر عن التفكير التقليدي، يمكن لموردي DCS الانتقال من تطوير أنظمة الملكية إلى البرامج والأجهزة التجارية. ولذلك، يمكن للشركات حل مشاكل المستخدمين النهائيين من خلال التعاون والاستفادة الكاملة من مزاياها الداخلية. دعم المعايير المفتوحة
يهدف الانفتاح الذي تدعو إليه NOA وopaf إلى دمج التكنولوجيا المتقدمة دون التدخل في الأنظمة الحالية. على سبيل المثال، يمكن لخادم المعلومات التعاوني (خادم CI) الذي طورته شركة Yokogawa Electric أن يوفر للمستخدمين خيارات النظام المفتوح (الشكل 4). يمكن لخادم CI دمج ومعالجة البيانات المختلفة من مرافق وأنظمة المصنع، وذلك لتحقيق الإدارة المثلى لأنشطة الإنتاج للمؤسسة بأكملها، وتوفير البيئة المطلوبة لعمليات المراقبة والتحكم عن بعد من أي مكان. تتضمن مناقشة opaf المستمرة حول متطلبات البنية إمكانية التشغيل البيني والنمطية واتساق المعايير والامتثال لمعايير الأمان وقابلية التوسع. كل هذه الصفات ضرورية للانفتاح وتتطلب جهودًا متواصلة. بالإضافة إلى ذلك، قالوا إن أداء الشركة لواجباتها أمر بالغ الأهمية لبناء العلاقات. تؤكد هذه السمات على الحاجة إلى أنظمة بيئية تعزز التعاون بين المستخدمين النهائيين ومتكاملي الأنظمة والموردين ومقدمي الخدمات. في مجال الأنظمة المغلقة، يكفي إدارة منتجاتهم الخاصة، لكن العالم المفتوح يحتاج إلى التكامل، بغض النظر عن الشركة المصنعة. تحديات الانفتاح يعد الانفتاح أمرًا جذابًا للمستخدمين النهائيين ومن الطبيعي الاعتقاد بأنه يمكن بناء أنظمة مرنة للسماح للسوق والمستخدمين بتحديد كيفية تطويرهم بمرور الوقت. بالنسبة لموردي DCS، من المهم ليس فقط تقديم المنتجات القياسية إلى السوق، ولكن أيضًا تحديد كيفية بناء النظام البيئي للأعمال والمشاركة فيه. ومن المهم أيضًا استخدام البرامج التطبيقية التي تعمل على الأنظمة الحالية، ويجب على الموردين مراعاة هذه المشكلات عند الترويج لتطوير النظام. وبالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة أيضًا إلى دعم المعايير الدولية والتدابير الأمنية وقابلية التشغيل البيني للنظام. ومن منظور تكامل النظام، يجب أن يتوافق مع المعايير الدولية ويجب أن يتم اعتماده من قبل هيئة تصديق تابعة لجهة خارجية. يجب على المؤسسة التأكد من أن منتجات أنظمتها تلبي متطلبات IEC 62443 (سلامة نظام التحكم) وIEC 62541 (OPC UA). وسوف تستمر هذه الأنشطة في المستقبل. بالنسبة لتدابير السلامة، يتعين على الشركات المصنعة الالتزام بأحكام المواصفة IEC 62443، خاصة للحصول على شهادة ISA Secure sdla وCSA. يشير المعيار IEC 62541 (OPC UA) أيضًا إلى التدابير الأمنية، مع التركيز بشكل أساسي على الاتصالات. فهو يحل مشاكل المصادقة والتشفير المتعلقة بسلامة البيانات وسريتها وتوافرها لمنع تسرب المعلومات، حتى عند اكتشاف الاحتيال أو التزوير أو التنصت. إمكانية التشغيل البيني للنظام فيما يتعلق بقابلية التشغيل البيني للنظام، تدعو NOA وOPA إلى توحيد نموذج المعلومات، واستخدام نموذج التعريف OPC UA ونموذج المعلومات المدمج والمشاريع الأخرى المحددة في IEC 62814 (Automation ml) وIEC 62541 لتعزيز نموذج معلومات Namur للهندسة المفتوحة و نموذج المعلومات o-pas بمساعدة OPC UA ومعايير الأتمتة، يمكن توحيد القواعد وهياكل البيانات المختلفة التي تعبر عن نفس المعلومات بتنسيقات مختلفة. في الوقت الحاضر، تتم معالجة التشغيل الآلي كجزء من نموذج معلومات المواصفات الذي يدعم OPC UA، لذلك يتم إعطاء الأولوية لنموذج معلومات OPC UA 
في مصنع المواد الكيميائية الرقمية، تدعم دورة البيانات التلقائية العملية. من خلال الجمع التلقائي وتخزين البيانات الميدانية، يمكنك تحليل البيانات الضخمة التي تم إنشاؤها ونمذجةها واستخدامها لتحسين العمليات واتخاذ القرارات التجارية. يمكن أن يساعد نشر الأنظمة المفتوحة في تقليل العبء الواقع على موظفي المصنع، وإلا سيتعين عليهم نشر حلول مخصصة أو تنفيذ عمليات يدوية.
في مصنع المواد الكيميائية الرقمية، تدعم دورة البيانات التلقائية العملية. من خلال الجمع التلقائي وتخزين البيانات الميدانية، يمكنك تحليل البيانات الضخمة التي تم إنشاؤها ونمذجةها واستخدامها لتحسين العمليات واتخاذ القرارات التجارية. يمكن أن يساعد نشر الأنظمة المفتوحة في تقليل العبء الواقع على موظفي المصنع، وإلا سيتعين عليهم نشر حلول مخصصة أو تنفيذ عمليات يدوية.