Una dintre cele mai mari forţe motrice a transformării industriale digitale – în special a expansiunii Internetului Industrial al Lucrurilor (în engleză „Industrial Internet-of-Things” – IIoT) – care determină, de asemenea, un nivel tot mai ridicat de automatizare în numeroase sectoare ale industriei, a fost, până acum, cloud computing-ul (servicii de calcul pe internet). Astăzi este însă clar că utilizarea cloud-ului pentru managementul datelor şi stocarea acestora nu este totul. Un element indispensabil al conceptului, aflat într-o dezvoltare dinamică, de Industrie 4.0, devine astfel procesarea la margine (în engleză „edge computing”), utilizată în combinaţie cu procesarea în cloud – cu alte cuvinte, procesarea datelor la nivel local, iar apoi trimiterea acestora în cloud.
Odată cu răspândirea utilizării Internetului Industrial al Lucrurilor şi cu creşterea, astfel, a numărului de echipamente inteligente, va creşte necesitatea ca datele stocate de acestea să fie procesate de dispozitive aflate la „margine”, şi anume unele care sunt cel mai aproape de utilizatori. Folosind procesarea la margine, poate fi minimizată capacitatea de reţea utilizată şi poate fi scurtat timpul de reacţie prin stocarea datelor şi gestionarea acestora aproape de locul în care este nevoie de ele. În plus, acest lucru permite utilizarea serverelor locale de margine într-o gamă mult mai largă de aplicaţii.
Dispozitive de margine tipice, care sunt deja utilizate destul de frecvent, sunt, de exemplu, senzorii pentru controlul iluminatului, încălzirii şi al altor elemente. În utilizările menţionate, sunt evidente avantajele rezultate din amplasarea acestor senzori cât mai aproape de sursa puterii de calcul, dar şi economisirea considerabilă obţinută, posibilă datorită reducerii volumului de date care trebuie trimise pe distanţe mari şi/sau stocate în cloud.
Utilizatorii care doresc să exporte datele din senzori direct în cloud sunt însă pândiţi de potenţiale capcane. Acestea pot fi, printre altele, întârzierile din reţea, slaba integrare a sistemelor, costurile ridicate de gestionare a datelor şi lacunele din securitatea IT. Din aceste motive, se consideră că acţiunea la nivel local este cea mai bună şi că utilizarea procesării la margine poate avea un efect foarte favorabil asupra implementării sistemelor care funcţionează în condiţiile Industriei 4.0, care, într-o altă situaţie, ar putea fi foarte costisitoare.
Risc mai mic, eficienţă mai mare
Pe scurt, procesarea în margine poate reduce riscul legat de conectarea de echipamente şi punerea la dispoziţie a datelor, poate creşte flexibilitatea şi eficienţa activităţii în cadrul organizaţiei, poate reduce cantitatea de date neimportante procesate şi poate asigura un nivel al întârzierilor extrem de mic şi previzibil. În mediul de producţie, în care procesarea la margine poate fi integrată cu sistemul de planificare a resurselor întreprinderii (ERP) şi poate asigura procesarea datelor în timp real, întreprinderea poate accelera cu mult procesul de automatizare, acţionând la nivel local.
Fundamentul acestei noi abordări – şi totodată un factor determinant pentru automatizarea la nivel general – este posibilitatea procesării locale a datelor cu ajutorul unor soluţii solide, fiabile, configurabile şi uşor de utilizat, a căror implementare a fost, până acum, o adevărată provocare în condiţiile industriale dificile. Aceste soluţii cuprind, de exemplu, folosirea unor diferite tipuri de controlere industriale şi sisteme de comunicaţii, care pot facilita instalarea, utilizarea şi mentenanța rețelelor în Industria 4.0.
Este un fapt general cunoscut că Industria 4.0 necesită utilizarea unor diferite unelte, care nu doar facilitează automatizarea, dar şi ajută la procesarea eficientă şi punerea la dispoziţie a unui domeniu larg de date. În acest mod, sunt eficientizate şi îmbunătăţite procesele de producţie, iar produsele finale sunt realizate cu respectarea cu exactitate a specificaţiilor clientului.
Pentru ca acest concept să poată fi pus în practică, sunt necesare interfeţe şi echipamente speciale. Printre acestea se numără plăci de reţea compatibile cu diferite tipuri de magistrale, module industriale, cabluri de conectare şi interfeţe moderne constând în calculatoare de panou uşoare şi eficiente. În prezent, convertoarele şi modulele industriale sunt paşii necesari pe drumul spre Industria 4.0.
Una dintre soluţiile de margine disponibile o constituie controlerele industriale de margine de la firma Brainboxes. Acestea permit transmisia bidirecţională, cu ajutorul căreia componentele comunică cu echipa de ingineri care interpretează datele. Acest tip de transmisie necesită plăci de reţea compatibile cu diferite tipuri de magistrale, de exemplu magistrala Brainboxes PCI Express (PCIe) , suportată de placa IX-100. Compatibilitatea acesteia cu sisteme de operare precum Windows, Linux şi altele facilitează integrarea cu setările existente. IX-100 este prevăzută şi cu protecţie la supratensiune şi se distinge prin dimensiunile reduse: 120mm x 76mm x 18mm. Această placă, care funcţionează în sistem plug and play, este echipată cu un port serial standard în domeniu 9-pin COM RS-232, într-un slot individual PCIe.
Conectare solidă şi uşoară
Pentru a putea beneficia pe deplin de tehnologia de comunicaţie avansată în mediul IIoT, este important să folosim convertoare şi module de intrare/ieşire solide, cu ajutorul cărora să ne putem conecta uşor la diferite tipuri de echipamente. Un exemplu de asemenea componentă este convertorul izolat RS-232 la RS-422/RS-485 de la firma Advantech – ADAM-4520-EE (imaginea 1), echipat cu o carcasă rezistentă din ABS, cu dimensiunile 70mm x 122mm x 30mm şi un consum de putere de 1,2W la 24V DC.
Dacă folosim calculatoare industriale în condiţii dificile, merită să luăm în considerare achiziţia unor memorii flash eficiente sau alegerea unui sistem de operare adecvat. Un exemplu de echipament potrivit pentru a funcţiona în condiţii mai exigente este calculatorul industrial HARTING 2095000000300 (Imaginea 2) cu port Ethernet, 32 GB memorie flash şi clasa de etanşeitate IP67, care asigură protecţie împotriva impurităţilor şi umidităţii. Această unitate are dimensiunile 132mm x 86mm x 35mm, are 1 GB memorie RAM şi este alimentată prin reţeaua Ethernet sau electric la 12V DC/24V DC. Construcţia hardware şi software modulară permite utilizatorilor, inginerilor de dezvoltare şi integratorilor de sisteme crearea eficientă de proiecte industriale integrate.
Ideea Industriei 4.0 este ca toate echipamentele dintr-un anumit mediu să fie conectate în aceeaşi reţea, de aceea posibilitatea alimentării acestora de la o singură sursă este un aspect esenţial. Acest lucru este posibil datorită tehnologiei Power over Ethernet, care foloseşte pentru alimentare acelaşi cablu de reţea prin care sunt transmise datele între echipamente. Această soluţie permite reducerea considerabilă a costurilor cu instalaţia electrică. Un exemplu în acest sens este modulul de tip switch PoE Ethernet ANTAIRA LNP-0500G-24 (Imaginea 3), cu carcasă metalică, 5 porturi de acces şi amplificator de tensiune integrat. Acest echipament este produs de firma americană ANTAIRA Technologies, axată pe crearea de soluţii de comunicaţii pentru industrie. Tocmai de aceea modulul prezentat este ideal pentru lucrul în condiţii nefavorabile care necesită o sursă de alimentare PoE de mare putere, precum sisteme de monitorizare private, sisteme de monitorizare a drumurilor, industria extractivă/minieră, sisteme de monitorizare a traficului rutier, gestionarea infrastructurii energetice, de apă şi a stațiilor de epurare sau linii de producţie automatizate din fabricile „inteligente”.
Atunci când implementăm Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) într-un mediu automatizat, în care datele sunt puse la dispoziţie local, utilizarea doar a tehnologiei cloud se poate dovedi insuficientă. Soluţia optimă pentru întreprinderile care doresc să obţină o eficienţă cât mai mare cu costuri cât mai mici constă în combinarea posibilităţilor oferite de cloud cu procesarea la margine (edge computing). Pe piaţă sunt disponibile multe echipamente solide şi uşor de operat, care permit utilizarea ambelor tehnologii în acelaşi timp. Procesarea la margine este, la momentul actual, un element foarte important utilizat în Industria 4.0, indiferent de sectorul industrial sau de cât este de solicitant mediul de lucru respectiv.