Rozwój systemów automatyki przemysłowej ICS znacząco wpływa i umożliwia wykorzystanie potencjału, jaki stwarza 4 Rewolucja Przemysłowa (Industry 4.0) i Przemysłowy Internet Rzeczy – IIoT (ang. Industrial Internet of Things).

ICS dla Industry 4.0 i IIoT

Kluczem do zrozumienia Industry 4.0 są wyznaczniki związane z funkcjonowaniem nowoczesnego zakładu przemysłowego i organizacji. Mówimy więc o uwarunkowaniach biznesowych, globalizacji, szybkich zmianach otoczenia i warunków dostawy-sprzedaży dóbr i usług. Z perspektywy użytkownika/docelowej grupy użytkowników, każdy z nas chce posiadać/zakupić spersonalizowany produkt. Może nim być samochód, dedykowany nadruk, logo na masowo produkowanym produkcje. Zachodzi więc konieczność dopasowania się do wymagań konsumenta. Organizacje dążą do osiągnięcia coraz wyższego stopnia automatyzacji produkcji dającej jednocześnie duże możliwości szybkich nastaw i zmian profilu produkcyjnego. Tylko takie podejście i elastyczna organizacja produkcji, współpraca z ekosystemem zdaje egzamin końcowy. 

Obecny stan rzeczy, a odnoszę się do sytuacji bezprecedensowej z jaką się mierzymy, czyli Covid-19, w niektórych sektorach i branżach uwypuklił konieczność transformacji, w innych spowolnił. Na dzień dzisiejszy, powinnismy wszyscy wspólnie chronić kluczowe systemy, zasoby i sektory gospodarki i przemysłu. Istotne staje się nie tylko podtrzymania produkcji (ang. business continuity) lecz równie ważne jak nie ważniejsze świadczenia usług kluczowych. Mam na myśli wytwarzanie i dostawy energii, transport mediów typu gaz/olej, transport publiczny, dostarczanie wody pitnej. Faktem też niezaprzeczalnym jest, iż większość sektorów gospodarki a więc i podmiotów jest zależnie do siebie zależnych. Zrozumiałe jest, iż bez dostawy energii nie będzie działać system uzdatniania wody. Bez obu tych usług życie miast zamiera, staje się z każdą godziną coraz bardziej skomplikowane a świadczenie bankowości  czy transportu zostaje sparaliżowane. Szerzej o tym zagadnieniu w części Współzależność w Infrastrukturze Krytycznej.

Dochodzimy więc do pewnego paradoksu, w ramach którego podłączamy zasoby wymieniające informacje między sobą co potencjalnie eksponuje nasze systemy na niepożądane działanie osób/podmiotów trzecich – ataki hakerskie (hakowanie, blokowanie dostępności, wymuszanie okupów ransomware). Z drugiej strony musimy uwzględnić stopień skomplikowania czasów w jakich żyjemy, uwarunkowania i trendy których nie da się już odwrócić. 

IIot w czasach Industry 4.0

Obecnie na naszych oczach zachodzi 4 rewolucja przemysłowa. Rewolucja odmienna od innych pod kątem jej wyznaczników. W dużym uproszczeniu sprowadza się ona do integracji dotychczas wykorzystywanych technologii na poczet lepszej utylizacji i korelacji danych z poszczególnych zasobów, urządzeń. W 2018r. został opublikowany artykuł mojego autorstwa dotyczący IIoT oraz Industry 4.0. Powróćmy do jednego ze zdań:

Według danych statystycznych, obserwacji rozwoju technologii, szacuje się, iż liczba urządzeń przyłączonych do sieci Internet z roku na rok będzie wzrastać w trybie logarytmicznym, osiągając w 2020 roku zawrotną liczbę 20 bilionów, z czego znaczną część stanowić będą urządzenia przemysłowe.

R.Kulanek, Artykuł na łamach Szef UR

W dniu dzisiejszym wiemy już, iż nie ma sensu mówić o konkretnych ilościach urządzeń (ang.assets) podpiętych do globalnej sieci i infrastruktury. Ten czynnik jedynie wskazuje na wagę i złożoność, skalę.

Systemy automatyki przemysłowej ICS oraz Smart Devices, IIoT, stanowią trzon podstępującej Digitalizacji i Industry 4.0. Implementujemy najnowsze technologie takie jak  AR, VR, predictive maintenance czy szeroko rozumiana analityka. Wszystko to w kontekście:

  • lepszej utylizacji zasobów produkcyjnych – zarządzanie produkcją na każdym jej etapie
  • wykrywania postępujących awarii na wczesnym ich etapie,
  • skomunikowania systemów między sobą – lepsze zarządzanie produkcją
  • podejmowania decyzji strategicznych –  szybko postępujące zmiany wokół organizacji (działania konkurencji) lub zmieniający się portfel zamówień do realizacji-dostawy-produkcji
  • optymalizacji procesów integracji nowych instalacji, w tym maszyn i urządzeń z istniejącym parkiem, lepsze rozplanowanie i zarządzenia przestrzenia – technologia Digital Twin
  • zdalne odbiory maszyn i urzadzeń, szkolenia na virtualnym środowisku będącym wierną kopią fizycznego obiektu

Wiele opiniotwórczych podmiotów wskazuje stale narastający trend – nie ma odwrotu w stale postępującej automatyzacji i robotyzacji produkcji i procesów. Zdalny dostęp zyskuje na znaczeniu a dostęp do zasobów które generują dane zapewnia kontrolę nad danym systemem. Bezpieczny zdalny dostęp. Wpinamy w sieć również coraz więcej tzw. Smart Devices. I to zarówno w domu, jak i w zakładach przemysłowych.

Jak efektywnie zarządzać linią produkcyjną, przedsiębiorstwem produkcyjnym

By świadomie i efektywnie zarządzać przedsiębiorstwem produkcyjnym niezbędna staje się konieczność zaimplementowania systemów zarządzania produkcją – oprogramowania typu MES (ang. Manufacturing Execution System). Można pokusić się o stwierdzenie, iż stosowanie Systemu Realizacji Produkcji w dzisiejszym zakładzie produkcyjnym staje się koniecznością i niemałym wyzwaniem. Oczywiście, nie zawsze i nie dla każdego profilu produkcji systemy MES będą właściwym czy jednym rozwiązaniem. Wszystko zależy od specyfiki produkcji, określonych celów i założeń techniczo – technologiczno – biznesowych. Z mojego doświadczenia wynika, iż bardzo często przedsiębiorstwa koncentrują swoją uwagę na implementacji rozwiązań mających na celu, przykładowo:

  • polepszenie bilansu energetycznego procesów produkcyjnych – w odniesieniu zarówno dla energii elektrycznej lub lepszego zarządzania częścią zakładową dostarczającą sprężone powietrze
  • śledzenie produktu na każdym etapie produkcji celem eliminacji wad i poprawy jakości produkcji (ang.traceability)
  • zarządzanie łańcuchem dostaw względem portfela zamówień i stanów magazynowych własnych surowców, półfabrykatów
  • agregacji danych celem planowania przestojów, akcji serwisowych, wykrywania postępujących anomalii, błędów

Dla części z przytoczonych powyższych punktów, rozwiązaniem być może będzie system klasy MES, w szczególności jeżeli chcemy zarządzać całym procesem począwszy od łańcucha dostaw – zarządzanie od strony przedsiębiorstwa. Dla rozwiązań skupiających uwagę na efektywności energetycznej bądź predykcji zdarzeń właściwsza może okazać się platforma IIoT. W swym zamiarze, rozwiązanie to ma za zadanie implementować mechanizmy przetwarzania danych źródłowych z elementów systemu pod kątem lepszego zarządzania zasobami, mediami. Jedno rozwiązanie jednak nie wyklucza drugiego, nawet może być świetnym uzupełnieniem całego metodycznego podejścia zarządzaniem przedsiębiorstwem w oparciu o rzetelne dane. I tutaj sytuacja się komplikuje.  Bez jasno zdefiniowanej strategii rozwoju dla przedsiębiorstwa jakiekolwiek zdrożenia rozwiązań klasy MES, IIoT systemów zarządczych może nie przynieść pokładanych nadzieji, zysku z inwestycji, poprawy efektywności i operacyjności.

Integracja środowiska biznesowego i zakładów produkcyjnych - korzyści

MES
Implementacja systemu MES, Źródło Rockwell Automation

Od strony operacyjnej zawsze oczekujemy lepszej i sprawniejszej, szybszej komunikacji pomiędzy użytkownikiem a urządzeniem i systemem wytwórczym. Optymalizacja warunków pracy, polepszenie jakości produktów czy predykcja i utrzymanie w ruchu danego obiektu, maszyny i linii produkcyjnej to kolejne zalety przemawiające za digitalizacją w kontekście Industry 4.0. Wszystkie powyższe aspekty przekładają się na czynniki biznesowe. Mówimy o optymalizacji kosztów, zarządzaniu ryzykiem, utylizacji zasobów oraz większej elastyczność i zwinności na zmiany wynikające z potrzeb rynku, konsumentów.

Zintegrowane systemy umożliwiają szybsze reagowanie na zmiany toczące się wokół przedsiębiorstwa. Integracja z otoczeniem biznesowym (ERP, CRM) pozwala na świadome podejmowanie decyzji i raportowanie na poziomie zarządczym i finansowym. Natomiast integracja ze środowiskiem produkcyjnym pozwala na pozyskiwanie danych produkcyjnych w czasie rzeczywistym, wprowadzanie korekt planów produkcyjnych. Pozwala na daleko idącą predykcję co do czynności serwisowych urządzeń na hali produkcyjnej, zarządzanie jakością produktów. Z punktu widzenia wdrożenia rozwiązań klasy MES, najważniejsze są poszczególne funkcje integracji ze środowiskiem przedsiębiorstwa w odniesieniu do specyfiki i organizacji produkcji.

Producenci oprogramowania starają się odpowiadać na wymagania rynku poprzez ciągłe rozwijanie i implementację funkcjonalności wdrożonych rozwiązań. Warto jednak zaznaczyć, iż jedną z ważniejszych funkcji systemów MES’owych jest zarządzanie na osiągnięcie maksymalnych zysków (finansowych bądź innych, zdefiniowanych w sposób indywidualny przez użytkownika). To przecież jest główny driver Industry 4.0 – połączenie urządzeń tak by były efektywniejsze, bardziej dochodowe.

Konwergencja sieci IT&OT kluczem do sukcesu ... dla Industry 4.0 i IooT

Wydajna i bezpieczna infrastruktura sieciowa. To czynnik determinujący sukces przedsięwzięcia implementacji inteligentnych urządzeń IIoT na miarę Industry 4.0, systemów MES, analityki danych produkcyjnych. Konwergencja sieci, zarówno na potrzeby zarządzania produkcją w warstwie OT/ICS, jak i na poziomie zarządczym, biznesu i administracji – w warstwie IT.

Konwergencja (convergence)IT/OT w dobie Industry $.0
Konwergencja IT/OT. Źródło ARCweb

Czym więc jest Konwergencja sieci IT&OT ? Dowiesz się klikając w link poniżej i podczas dalszej lektury.

W tej części skupiłem się bardziej na systemach zarządzania produkcją typu MES. Chociaż szczerze pisząc, raptem otarliśmy się o wspomnianą tematykę. Nie mniej jednak przy bardzo rozbudowanych systemach sterowania, systemach SCADA, systemach rozproszonych DCS zachodzi konieczność scentralizowania informacji i danych w jednym miejscu. W ten sposób doszliśmy do zagadnień związanych połączeniem systemów biznesowych – enterprise z systemami produkcyjnymi. Odnosimy się bezpośrednio do konwergencji IT&OT – połączenie sfery zarządczej – IT z otoczeniem ICS/OT oraz instalacjami SCADA, DCS, sterownikami PLC wysp produkcyjnych/linii technologicznych.

Zapraszam do działu Konwergencja IT/OT by następnie skupić się na właściwym ICS Security.


Jeżeli pominąłeś drogi czytelniku, wprowadzenie do ISC Security, to zapraszam do Czytaj dalej

Zachęcam do zapoznania się również z ciekawą publikacją na portalu “Przemysł 4.0 – Portal nowoczesnego przemysłu” oraz raportu Instytutu Sobieskiego – Internet Rzeczy (IoT) oraz Sztuczna Inteligencja (AI) w perspektywie Polski.

Należy mieć świadomość, iż o ile prezentowane tam dane nie są najnowsze to prezentują i wprowadzają w najważniejsze aspekty i kierunki rozwoju technologii. Security oraz standardy bezpieczeństwa odgrywają w procesach implementacji tych narzędzi niemalże kluczową role. Powinny być poważnie potraktowane przez każdego przedsiębiorcę, prezesa i zarząd.

Infografiki z Portalu Przemysł 4.0

Przemysł 4.0 – Portal nowoczesnego przemysłu

Raport_ik_iot

Raport Insytutu Sobieskiego

Internet Of Things (IoT) I Artificial Intelligence (AI) W Polsce