اخبار صنعت
0102030405
مقابله با "صخره 2025" -- سیستم اتوماسیون باز
08-12-2023
کاربران نهایی خواستار باز بودن سیستم برای جمع آوری و ادغام بهتر داده ها از سیستم ها و تجهیزات مختلف از تامین کنندگان مختلف بوده اند. تامین کنندگان اتوماسیون متعهد هستند که با ارائه سیستم های باز مطابق با استانداردهای بین المللی، به کاربران تولیدی در مواجهه با چالش ها کمک کنند.
وزارت اقتصاد، صنعت و تجارت ژاپن اخیراً گزارشی با عنوان «مقابله با پرتگاه «سیستم فناوری اطلاعات (it) 2025 و توسعه عمده تحول دیجیتال» منتشر کرده است که سیستم‌های فناوری اطلاعات باقی مانده را به‌عنوان موانع اصلی شناسایی کرده است. توسعه تحول دیجیتال در واقع، موانع سیستم های قدیمی به سیستم های آن محدود نمی شود. سیستم های کنترل و نظارت خودکار قدیمی نیز می توانند موانعی ایجاد کنند. گزارش تحول دیجیتال به مشکلات مختلفی از جمله جعبه سیاه ناشی از منسوخ شدن فناوری، بازنشستگی طراحان سیستم و محدودیت‌های بیشتر ناشی از معرفی فناوری‌های جدید اشاره کرد. استفاده از "جعبه سیاه" با سخت افزار و نرم افزار اختصاصی ممکن است به طور موقت برخی از مشکلات را حل کند، اما ممکن است انبوهی از فناوری های ناسازگار را ایجاد کند. سیستم‌های اتوماسیونی که پیاده‌سازی شده‌اند طول عمر مورد انتظار 20 یا 30 سال دارند که ارتقا یا جایگزینی را دشوارتر می‌کند. با توجه به این شرایط می توان در نظر گرفت که وظیفه تامین کنندگان سیستم های اتوماسیون یا سیستم های کنترل پراکنده (DCS) ارائه آخرین تکنولوژی بدون تداخل در عملکرد است که نیاز به سیستم بازتری دارد. در زمینه فناوری، باز بودن به معنای تحقق طراحی استاندارد و استاندارد شده و از بین بردن ناراحتی های ناشی از یکپارچه سازی سفارشی شده با استفاده از رابط های باز استاندارد است. اتوماسیون از بسته به نیمه باز به طور کلی، تامین کنندگان DCS محصولات اختصاصی را در سیستم کامل ادغام می کنند تا انتظارات کاربران نهایی را برآورده کنند. محصولات تولید شده توسط تامین کنندگان نه تنها عملکرد ثابت و پایداری دارند، بلکه بر ویژگی های متمایز نیز تاکید دارند. در تمام طول این مدت، آنها از فناوری تجاری موجود برای بهبود سیستم برای پاسخگویی به تقاضای بازار استفاده کرده اند، به طوری که این سیستم ها به تدریج استانداردهای واقعی و استانداردهای بین المللی را برآورده می کنند. تاکنون، این تکامل نه تنها از طریق توسعه اختصاصی، بلکه از طریق ادغام محصولات رایج موجود در بازار نیز پیشرفت کرده است. به منظور کسب مزیت رقابتی، تامین کنندگان در توسعه استاندارد شرکت می کنند و شرکت های دیگر را خریداری می کنند. به نام تاکید بر منافع کاربران نهایی، رقابتی برای تقویت موقعیت بازار و سبد محصولات وجود داشته است. در همان زمان، برخی از عملکردها استاندارد می شوند و اتصال تجهیزات میدانی با سیستم های مختلف را امکان پذیر می کند، وابستگی به یک تامین کننده را کاهش می دهد و انتخاب های بیشتری را برای کاربران نهایی ایجاد می کند. OPC classic (DA، a & E، HDA)، فیلدباس پایه، بی‌سیم isa100 و سایر پروتکل‌های ارتباطی استاندارد بین‌المللی به نیروی محرکه برای افزایش ارزش سیستم تبدیل شده‌اند. بنابراین، بسیاری از تامین کنندگان DCS اکنون نقش خود را به عنوان یکپارچه ساز سیستم ارائه دهنده خدمات به کاربران نهایی، به جای تولید کننده محصولات اختصاصی، قرار می دهند. سیستم اتوماسیون باز با قابلیت استاندارد برخی از سیستم های باز در رفع نیازهای کاربران نهایی نقش دارند، اما با گذشت زمان، به تدریج با سیستم های به روز شده جایگزین می شوند که برای به روز نگه داشتن آنها باید مرتباً به روز شوند. این تکامل برای پشتیبانی از کاربران نهایی و اتخاذ سیستم عامل مشترک، ارتباطات اترنت، مجازی سازی و سایر پیشرفت های تکنولوژیکی ضروری است. 
با این حال، بازار تغییر کرده است و این چیدمان محدودیت هایی نیز دارد. تامین کنندگان ممکن است نیاز داشته باشند از یکپارچه سازی سیستم های خود به توسعه تجارت کاربر نهایی و همکاری با سایر شرکت های تامین کننده که برخی از آنها ممکن است رقبای مستقیم باشند، حرکت کنند. برای مقابله با این تغییر پارادایم، پلتفرم‌های شبکه‌ای که توسط برخی شرکت‌ها ایجاد شده‌اند، پدید آمده‌اند و یک اکوسیستم تجاری شکل گرفته است. به عنوان مثال، سازمان‌های نماینده‌ای که استانداردهای فنی و توسعه صنعت را در نظر می‌گیرند عبارتند از نامور، انجمن بین‌المللی کاربران اتوماسیون صنعتی فرآیند که مقر آن در آلمان است، و انجمن اتوماسیون فرآیند باز (opaf)، که مسئول توسعه و توسعه o-pas (اتوماسیون فرآیند باز) است. استاندارد) سیستم معماری باز نامور (NOA) و opaf متعهد به بحث در مورد سیستم‌های خنثی تامین‌کننده هستند، به این معنی که می‌توانند از آخرین فناوری برای تطبیق دستگاه‌ها و عملکردها در هر زمان استفاده کنند و سیستم‌های سازگار به استفاده از برنامه‌های نرم‌افزاری موجود در آینده ادامه خواهند داد. با در نظر گرفتن NOA به عنوان مثال، یک دامنه مستقل به نام مانیتورینگ و بهینه‌سازی خارج از سیستم موجود پیکربندی می‌شود تا داده‌ها را مستقیماً از حسگرهای جدید (مانند لرزش، صدا، خوردگی، بو)، روبات‌ها، پهپادها و سایر تجهیزات به‌دست آورید. علاوه بر این، OPC UA، استاندارد ارتباطی بنیاد OPC، برای به دست آوردن داده ها از سیستم های موجود برای کنترل، تجزیه و تحلیل و تشخیص پیشرفته استفاده می شود. از نظر اقدامات ایمنی، این روش مشابه IEC 62443 (ایمنی سیستم کنترل) است، طراحی منطقه توصیه شده بسیار شبیه به تسهیل طراحی و نگهداری سیستم است. Opaf با حمایت از استقلال از سیستم های موجود، بیشتر همان ایده ها را ترویج می کند. شبکه های سیستم اصلی توسعه یافته توسط تامین کنندگان بسیار مهم هستند زیرا امروزه در بسیاری از سایت های تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند و در امنیت و ثبات مورد اعتماد هستند. با این حال، وقتی نوبت به معرفی فناوری‌های جدید حیاتی برای توسعه سیستم می‌رسد، این شبکه‌ها ممکن است به موانعی تبدیل شوند و کاربران نهایی را از اجرای راه‌حل‌های سودمند در آینده بازدارند. علاوه بر این، باید اقدامات مستمری برای حل مشکلات احتمالی امنیتی در آینده انجام شود و مشخصات اولیه این شبکه ها ممکن است محدودیت هایی را به همراه داشته باشد. OPC UA و PROFINET در حال تقویت نفوذ خود به عنوان شبکه های اصلی سیستم هستند و به عنوان شبکه های قدرتمند مطابق با استانداردهای بین المللی توجهات را به خود جلب کرده اند. با کنار گذاشتن تفکر سنتی، تامین کنندگان DCS می توانند از توسعه سیستم اختصاصی به نرم افزار و سخت افزار تجاری انتقال یابند. بنابراین بنگاه ها می توانند با همکاری مشکلات کاربران نهایی را حل کنند و از مزیت های داخلی خود نهایت استفاده را ببرند.
با این حال، بازار تغییر کرده است و این چیدمان محدودیت هایی نیز دارد. تامین کنندگان ممکن است نیاز داشته باشند از یکپارچه سازی سیستم های خود به توسعه تجارت کاربر نهایی و همکاری با سایر شرکت های تامین کننده که برخی از آنها ممکن است رقبای مستقیم باشند، حرکت کنند. برای مقابله با این تغییر پارادایم، پلتفرم‌های شبکه‌ای که توسط برخی شرکت‌ها ایجاد شده‌اند، پدید آمده‌اند و یک اکوسیستم تجاری شکل گرفته است. به عنوان مثال، سازمان‌های نماینده‌ای که استانداردهای فنی و توسعه صنعت را در نظر می‌گیرند عبارتند از نامور، انجمن بین‌المللی کاربران اتوماسیون صنعتی فرآیند که مقر آن در آلمان است، و انجمن اتوماسیون فرآیند باز (opaf)، که مسئول توسعه و توسعه o-pas (اتوماسیون فرآیند باز) است. استاندارد) سیستم معماری باز نامور (NOA) و opaf متعهد به بحث در مورد سیستم‌های خنثی تامین‌کننده هستند، به این معنی که می‌توانند از آخرین فناوری برای تطبیق دستگاه‌ها و عملکردها در هر زمان استفاده کنند و سیستم‌های سازگار به استفاده از برنامه‌های نرم‌افزاری موجود در آینده ادامه خواهند داد. با در نظر گرفتن NOA به عنوان مثال، یک دامنه مستقل به نام مانیتورینگ و بهینه‌سازی خارج از سیستم موجود پیکربندی می‌شود تا داده‌ها را مستقیماً از حسگرهای جدید (مانند لرزش، صدا، خوردگی، بو)، روبات‌ها، پهپادها و سایر تجهیزات به‌دست آورید. علاوه بر این، OPC UA، استاندارد ارتباطی بنیاد OPC، برای به دست آوردن داده ها از سیستم های موجود برای کنترل، تجزیه و تحلیل و تشخیص پیشرفته استفاده می شود. از نظر اقدامات ایمنی، این روش مشابه IEC 62443 (ایمنی سیستم کنترل) است، طراحی منطقه توصیه شده بسیار شبیه به تسهیل طراحی و نگهداری سیستم است. Opaf با حمایت از استقلال از سیستم های موجود، بیشتر همان ایده ها را ترویج می کند. شبکه های سیستم اصلی توسعه یافته توسط تامین کنندگان بسیار مهم هستند زیرا امروزه در بسیاری از سایت های تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند و در امنیت و ثبات مورد اعتماد هستند. با این حال، وقتی نوبت به معرفی فناوری‌های جدید حیاتی برای توسعه سیستم می‌رسد، این شبکه‌ها ممکن است به موانعی تبدیل شوند و کاربران نهایی را از اجرای راه‌حل‌های سودمند در آینده بازدارند. علاوه بر این، باید اقدامات مستمری برای حل مشکلات احتمالی امنیتی در آینده انجام شود و مشخصات اولیه این شبکه ها ممکن است محدودیت هایی را به همراه داشته باشد. OPC UA و PROFINET در حال تقویت نفوذ خود به عنوان شبکه های اصلی سیستم هستند و به عنوان شبکه های قدرتمند مطابق با استانداردهای بین المللی توجهات را به خود جلب کرده اند. با کنار گذاشتن تفکر سنتی، تامین کنندگان DCS می توانند از توسعه سیستم اختصاصی به نرم افزار و سخت افزار تجاری انتقال یابند. بنابراین بنگاه ها می توانند با همکاری مشکلات کاربران نهایی را حل کنند و از مزیت های داخلی خود نهایت استفاده را ببرند. پشتیبانی از استانداردهای باز
هدف باز بودن مورد حمایت NOA و opaf ادغام فناوری پیشرفته بدون تداخل با سیستم های موجود است. به عنوان مثال، سرور اطلاعات مشترک (سرور CI) توسعه یافته توسط Yokogawa electric می تواند گزینه های سیستم باز را در اختیار کاربران قرار دهد (شکل 4). سرور CI می تواند داده های مختلف را از تاسیسات و سیستم های کارخانه ادغام و پردازش کند تا مدیریت بهینه فعالیت های تولیدی کل شرکت را محقق کند و محیط مورد نیاز برای نظارت و کنترل از راه دور عملیات از هر مکان را فراهم کند. بحث opaf در حال انجام در مورد الزامات معماری شامل قابلیت همکاری، مدولار بودن، سازگاری استانداردها، انطباق با استانداردهای امنیتی و مقیاس پذیری است. همه این ویژگی ها برای باز بودن ضروری هستند و نیاز به تلاش مستمر دارند. علاوه بر این، آنها گفتند که انجام وظایف شرکت برای ایجاد روابط بسیار مهم است. این ویژگی‌ها بر نیاز به اکوسیستم‌هایی تأکید می‌کنند که همکاری بین کاربران نهایی، یکپارچه‌کننده‌های سیستم، تامین‌کنندگان و ارائه‌دهندگان خدمات را ارتقا می‌دهند. در زمینه سیستم های بسته، مدیریت محصولات خود کافی است، اما دنیای باز نیاز به یکپارچگی دارد، فرقی نمی کند کدام سازنده باشد. چالش های باز بودن باز بودن برای کاربران نهایی جذاب است و طبیعی است که فکر کنیم سیستم‌های انعطاف‌پذیری را می‌توان ساخت تا به بازار و کاربران اجازه دهد تصمیم بگیرند که چگونه در طول زمان توسعه پیدا کنند. برای تامین کنندگان DCS، نه تنها ارائه محصولات استاندارد به بازار مهم است، بلکه تصمیم گیری در مورد نحوه ساخت و مشارکت در اکوسیستم تجاری نیز مهم است. همچنین استفاده از نرم افزارهای کاربردی در حال اجرا بر روی سیستم های موجود بسیار مهم است و تامین کنندگان باید این مسائل را در هنگام ترویج توسعه سیستم در نظر بگیرند. علاوه بر این، پشتیبانی از استانداردهای بین المللی، اقدامات امنیتی و قابلیت همکاری سیستم نیز مورد نیاز است. از منظر یکپارچه سازی سیستم، باید با استانداردهای بین المللی مطابقت داشته باشد و باید توسط یک مرجع صدور گواهینامه شخص ثالث تأیید شود. شرکت باید اطمینان حاصل کند که محصولات سیستم خود الزامات IEC 62443 (ایمنی سیستم کنترل) و IEC 62541 (OPC UA) را برآورده می کند. این فعالیت ها در آینده نیز ادامه خواهد داشت. برای اقدامات ایمنی، سازندگان باید از مفاد IEC 62443 پیروی کنند، به ویژه برای دریافت گواهینامه ایمن sdla و CSA. IEC 62541 (OPC UA) همچنین به اقدامات امنیتی اشاره دارد که عمدتاً بر ارتباطات متمرکز است. مشکلات احراز هویت و رمزگذاری یکپارچگی، محرمانه بودن و در دسترس بودن داده ها را حل می کند تا از نشت اطلاعات جلوگیری کند، حتی زمانی که تقلب، جعل یا استراق سمع شناسایی شود. قابلیت همکاری سیستم از نظر قابلیت همکاری سیستم، NOA و OPA از استانداردسازی مدل اطلاعات حمایت می کنند و از مدل متا OPC UA، مدل اطلاعات داخلی و سایر پروژه های مشخص شده در IEC 62814 (Automation ml) و IEC 62541 برای ترویج مدل اطلاعات معماری باز نامور استفاده می کنند. مدل اطلاعاتی o-pas. با کمک استانداردهای OPC UA و اتوماسیون ml، قوانین و ساختارهای داده متفاوتی که اطلاعات یکسان را در قالب‌های مختلف بیان می‌کنند، می‌توانند یکسان شوند. در حال حاضر، automationml به عنوان بخشی از مدل اطلاعات مشخصات پشتیبانی کننده OPC UA پردازش می شود، بنابراین مدل اطلاعات OPC UA در اولویت قرار دارد. 
در کارخانه شیمیایی دیجیتال، چرخه داده خودکار از عملیات پشتیبانی می کند. از طریق جمع‌آوری و ذخیره خودکار داده‌های میدانی، داده‌های بزرگ تولید شده را برای بهبود عملیات و تصمیم‌گیری تجاری تجزیه و تحلیل، مدل‌سازی و استفاده کنید. استقرار سیستم های باز می تواند به کاهش بار پرسنل کارخانه کمک کند، در غیر این صورت آنها باید راه حل های سفارشی سازی شده را مستقر کنند یا عملیات دستی را اجرا کنند.
در کارخانه شیمیایی دیجیتال، چرخه داده خودکار از عملیات پشتیبانی می کند. از طریق جمع‌آوری و ذخیره خودکار داده‌های میدانی، داده‌های بزرگ تولید شده را برای بهبود عملیات و تصمیم‌گیری تجاری تجزیه و تحلیل، مدل‌سازی و استفاده کنید. استقرار سیستم های باز می تواند به کاهش بار پرسنل کارخانه کمک کند، در غیر این صورت آنها باید راه حل های سفارشی سازی شده را مستقر کنند یا عملیات دستی را اجرا کنند.