Zosúladenie architektúry a vzájomná spolupráca (3)

Internet priniesol vek všadeprítomnej prepojiteľnosti a bezproblémovú výmenu informácií, meniac spôsob, akým žijeme, pracujeme, vyrábame a spotrebúvame. Teraz ale prináša revolúciu aj v priemysle prostredníctvom priemyselného internetu vecí (IIoT). Vysokorýchlostné siete, otvorené architektúry a inteligentné infraštruktúry, ktoré navzájom komunikujú, vytvárajú technologické inovácie rýchlosťou nevídanou od prvej priemyselnej revolúcie.
Zosúladenie architektúry a vzájomná spolupráca (3)

Funkčné domény, prierezové funkcie a systémové vlastnosti IIRA IIRA, zdôrazňujúc dôležité funkčné stavebné bloky, ktoré sú spoločné pre IIoT systémy naprieč priemyselnými odvetviami, predstavuje funkčný pohľad na dekompozíciu typického IIoT systému do piatich funkčných oblastí:

  1. Riadiaca doména: Funkcie, ktoré vykonávajú priemyselné technické prostriedky alebo systémy uskutočňujúce riadenie s uzavretou slučkou, a ktoré môžu zahŕňať snímanie, riadenie a ovládanie.
  2. Doména prevádzky: Funkcie na správu a údržbu podnikových technických a riadiacich systémov, aby sa zabezpečila ich nepretržitá prevádzka. Tieto funkcie môžu zahŕňať monitorovanie stavu na diaľku, konfiguráciu a aktualizáciu, diagnostiku a preventívnu údržbu.
  3. Informačná doména: Funkcie na zber, transformáciu a analýzu dát s cieľom dosiahnuť vysokú úroveň inteligencie celého systému.
  4. Aplikačná doména: Funkcie na aplikáciu logiky, pravidiel a modelov pre špecifické prípady, založených na informáciách získaných z informačnej domény, aby sa dosiahli inteligentné a optimálne činnosti v celom systéme.
  5. Doména podnikania: Funkcie na prepojenie informácií medzi podnikovými systémami a aplikáciami s cieľom dosiahnutia obchodných cieľov, ako je plánovanie práce, riadenie vzťahov so zákazníkmi (CRM), plánovanie podnikových zdrojov (ERP) a systém implementácie výroby (MES).

Funkčné domény IIRA sú hlavné systémové funkcie potrebné na podporu všeobecného využívania IIoT a na realizáciu všeobecných schopností systému IIoT na obchodné účely. IIRA pri podpore týchto hlavných systémových funkcií tiež identifikuje množinu prierezových funkcií, ktoré zahŕňajú možnosť vzájomnej spolupráce, riadenie a prepojenie distribuovaných údajov a priemyselné analýzy. IIRA tiež identifikuje množinu systémových vlastností: správanie alebo vlastnosti vyplývajúce z interakcií medzi rôznymi časťami komplexného systému. Hlavné charakteristiky systému zdôraznené v IIRA zahŕňajú ochranu, bezpečnosť, spoľahlivosť, odolnosť, ochranu súkromia a škálovateľnosť.

Ochrana, bezpečnosť, spoľahlivosť, odolnosť a ochrana súkromia sa spolu nazývajú aj dôveryhodnosť v rámci priemyselnej internetovej bezpečnosti (http://www.iiconsortium.org/IISF.htm) a IIRA. V rámci IIRA sa funkčné oblasti a prierezové funkcie vo veľkej miere zaoberajú fungovaním systému, zatiaľ čo charakteristiky systému zdôrazňujú, ako dobre systém funguje.

Vrstvy architektúry RAMI 4.0

Štruktúra vrstiev pozdĺž vertikály v rámci RAMI 4.0 predstavuje rôzne vlastnosti entity alebo systému Priemyslu 4.0. Pozostáva z nasledujúcich vrstiev architektúry:

  • Podniková vrstva zahŕňa funkcie na vytváranie obchodných procesov a prepojenie medzi rôznymi obchodnými procesmi na podporu obchodných modelov v súlade s legislatívnymi a regulačnými nariadeniami.
  • Funkčná vrstva opisuje (logické) funkcie podnikových technických prostriedkov (technickú funkčnosť) vzhľadom na ich úlohu v systéme Priemyslu 4.0.
  • Informačná vrstva opisuje služby a údaje, ktorú ponúka, používa, generuje alebo modifikuje technická funkcionalita podnikových technických prostriedkov.
  • Komunikačná vrstva poskytuje štandardnú komunikáciu pre službu a udalosť/údaje do informačnej vrstvy a služby a riadiace príkazy pre integračnú vrstvu.
  • Integračná vrstva predstavuje fyzické podnikové technické prostriedky a ich digitálne schopnosti, poskytuje počítačom riadenú kontrolu technického procesu a generuje udalosti z podnikových technických prostriedkov.
  • Vrstva podnikových technických prostriedkov predstavuje fyzický svet, ako sú fyzické komponenty, softvér, dokumenty a zamestnanci.
Funkčné oblasti a prierezové funkcie IIRA Vrstvy architektúry RAMI 4.0
Fyzikálne systémy
(nie je formálne definované)
Fyzický aspekt vrstvy podnikových technických prostriedkov
Fyzické komponenty, dokumenty, softvér a zamestnanci
Domény riadenia
Funkcie, ktoré vykonávajú priemyselné technické prostriedky alebo systémy uskutočňujúce riadenie s uzavretou slučkou, a ktoré môžu zahŕňať snímanie, riadenie a ovládanie.

Integračná vrstva
Digitálna reprezentácia fyzických technických podnikových prostriedkov a ich digitálnych možností; poskytuje počítačom podporované riadenie technického procesu; generuje udalosti z podnikových technických prostriedkov.

Funkčná vrstva
Ak sú funkcie kompatibilné s Priemyslom 4.0, odkazujú na funkčnú vrstvu.

Pripojiteľnosť a distribuovaná správa údajov a integrácia prierezových funkcií
(viac v nasledujúcej časti seriálu)
Komunikačná vrstva
Poskytuje štandardnú komunikáciu pre služby a udalosti/dáta do informačnej vrstvy a riadiace príkazy pre integračnú vrstvu.
Informačná doména
Funkcie na zber, transformáciu a analýzu dát s cieľom dosiahnutia vysokej úrovne inteligencie celého systému.
Informačná vrstva
Opisuje (logické) služby a udalosti/údaje podnikových technických prostriedkov (technickú funkčnosť) so zreteľom na ich úlohu v systéme Priemyslu 4.0 (ako „sémantický samoopis“).

Prevádzkové a aplikačné domény
Funkcie na správu a údržbu podnikových technických prostriedkov a riadiacich systémov s cieľom zabezpečiť ich nepretržitú prevádzku.

Funkcie na použitie logiky, pravidiel a modelov založených na informáciách získaných z informačnej domény s cieľom dosiahnuť optimalizáciu prevádzky v celom systéme.

Funkčná vrstva
Riadiace prostredie pre aplikácie a technickú funkčnosť umožňujúce realizovať úlohy na podporu podnikových procesov.
Doména podnikania
Funkcie na integráciu informácií medzi podnikovými systémami a aplikáciami s cieľom dosiahnutia obchodných cieľov, ako je plánovanie práce, riadenie vzťahov so zákazníkmi (CRM), plánovanie podnikových zdrojov (ERP), systém riadenia výroby (MES) atď.
Vrstva podnikania
Zahŕňa funkcie na vytvorenie obchodných prípadov a prepojenie rôznych obchodných procesov pri súčasnej podpore týchto obchodných modelov v rámci legislatívnych a regulačných nariadení.

Tab. 2 Súvislosti medzi funkčnými doménami a prierezovými funkciami v IIRA a vo vrstvách architektúry v RAMI 4.0

Vzťah medzi funkčnými doménami/prierezovými funkciami IIRA a vrstvami architektúry RAMI 4.0

Medzi funkčnými doménami a prierezovými funkciami v IIRA a vo vrstvách architektúry v RAMI 4.0 existujú zjavné súvislosti uvedené v tab. 2. Pre úplnosť treba dodať, že časť podnikových domén tak, ako sú definované v IIRA, konkrétne systémy ako ERP, CRM a MES, sú namapované na funkčnú vrstvu v modeli RAMI 4.0. Na druhej strane obchodné procesy nie sú v IIRA výslovne zvýraznené. Spoločným cieľom IIRA a RAMI 4.0 je vytvorenie inteligentných priemyselných a výrobných prevádzok prostredníctvom digitalizácie a optimalizácie ich procesov.

IIRA v rámci svojej architektúry kladie do popredia priemyselnú analytiku, zdôrazňujúc kybernetickú uzavretú slučku pri zhromažďovaní a analyzovaní údajov o strojoch a pri aplikovaní analytických poznatkov s cieľom rozhodovania v prevádzkových a výrobných procesoch, prípadne na strojoch. Na druhej strane RAMI 4.0 vytvára solídny základ služieb orientovaných na vzájomnú spoluprácu najmä v nižších vrstvách kyberneticko-fyzických systémov (koncept komponentu Priemyslu 4.0 v RAMI 4.0). V komponente Priemyslu 4.0 sa zavádza spoločný informačný model týkajúci sa identifikácie, dátových modelov, sémantických schém a servisných rozhraní.

Komponentový model Priemyslu 4.0 umožňuje jednoduchú a spoľahlivú integráciu produktov, dielov a strojov medzi sebou navzájom a s digitálnymi procesmi. Tiež uľahčuje jednoduché a spoľahlivé zhromažďovanie údajov o strojoch na analýzu. Je jasné, že tieto dva hlavné, vzájomne sa doplňujúce aspekty IIRA a RAMI 4.0 by boli silnou kombináciou na dosiahnutie ich spoločného cieľa vytvoriť inteligentné procesy.

V ďalšom pokračovaní sa budeme zaoberať modelmi a štandardmi na pripojenie a komunikáciu.

Pokračovanie v ďalšom čísle.

Zdroj: Lin, S-W. – Murphy, B. – Clauer, E. – Loewen, U. – Neubert, R. – Bachmann, G. – Pai, M. – Hankel, M. v spolupráci s Munz, H. – Barnstedt, E.: Architecture Alignment and Interoperability, An Industrial Internet Consortium and Plattform Industrie 4.0 Joint Whitepaper IIC:WHT:IN3:V1.0:PB:2017120. [online]. Citované 3. 1. 2019.