תשתית מוגדרת-תוכנה ב-IoT תעשייתי: כיצד זה עובד?
מאת: גארת' נויס, 18.1.17, 11:04

כאשר משלבים את יתרונות העלות עם הגמישות הנוספת וקלות העמידה בקצב החדשנות הטכנולוגית, הטיעון לפיו תשתית מוגדרת-תוכנה תהיה הדור הבא של אוטומציה תעשייתית, מקבל תוקף.

גישת תשתית מוגדרת-תוכנה מניעה ומאיצה את המהפך הדיגיטלי באוטומציה התעשייתית. היא מציעה חלופה גמישה וחסכונית יותר לפיתוח מערכות אוטומציה, תוך מינוף האינטרנט של הדברים התעשייתי (IIoT).

בניגוד לפתרונות אוטומציה קנייניים של ספק אחד, פלטפורמות תשתית מוגדרות-תוכנה מאפשרות רמה גבוהה של פעילות בין-מערכתית בין רכיבים של פתרונות מדף מסחריים (CTOS) של ספקים שונים, כשהן מעניקות למשתמשים בתעשייה בחירה וגמישות רבות יותר. הן גם מאפשרות לשדרג מערכות ולהוסיף מאפיינים בקלות רבה יותר, כדי לעמוד בקצב השינויים של הדרישות בשוק – הכל בעלות ראשונית ותחזוקה מתמשכת נמוכות יותר מאשר מערכות קנייניות.

הבה נבחן מקרוב כיצד גישת תשתית מוגדרת-תוכנה יכולה לפעול באפליקציית אוטומציה תעשייתית. מודל ISA-95 של האיגוד הבינלאומי לאוטומציה, תקן לשילוב מערכות ארגוניות ומערכות בקרת ייצור, מורכב מ-4 רמות כפי שמוצג בתרשים 1. רמות 1-3 מייצגות את פונקציות התפעול והבקרה, בעוד רמה 4 היא שכבת התכנון העסקי והלוגיסטיקה ברמת ארגוני אנטרפרייז.

הנחת היסוד של תשתית מוגדרת תוכנה באוטומציה היא, שרוב היכולות, שמוגדרות ברמות 1-3, יכולות לפעול על שרתי COTS המסוגלים לענות על דרישות ביצועים של סביבות תעשייתיות בזמן אמת.
ביתר פירוט, כפי שמוצג בתרשים 2, בקרים דיגיטליים מבוססי תוכנה, PLCs/DCS, תוכנת SCADA, HMI, תיעוד תהליכים, ואפליקציות ב- L1-L3, יכולים לפעול על תעשיית תשתית מוגדרת תוכנה. שרתים מתממשקים עם חיישנים, מפעילים, ומכשירים תעשייתיים פיזיים אחרים באמצעות נקודות שליטה מבוזרות. בניגוד להתקנות מרכזי נתוני IT טיפוסיות, תשתית מוגדרת-תוכנה מביאה את מרכז הנתונים "לרמה תעשייתית", כשהיא מספקת את יתרונות CapEx (הוצאות רכישה) ו- OpEx (הוצאות תפעול) של גישה מבוססת-IT, תוך מענה לדרישות תעשייתיות כגון זמינות גבוהה, דטרמיניזם (תזמון מובטח של אפליקציה) במערכת זמן אמת, ניהול מחזור חיים, ושדרוגים ללא הפרעה.

בהשוואה לפתרונות קנייניים ייעודיים, תשתית מוגדרת-תוכנה יכולה לספק מספר יתרונות המפחיתים עלויות. היא יכולה להפחית CapEX של חומרה באמצעות החלפת כמויות קטנות של פלטפורמות מחשוב ייעודיות, עם מערך קטן של שרתי COTS בכמויות גדולות. שרתים אלה מנוהלים בקלות רבה יותר מאשר מספר גדול של מכשירים קנייניים ייחודיים, מה שמביא ל-OpEx נמוך יותר. תשתית מוגדרת-תוכנה אף תקטין עוד יותר את ה- CapEX וה- OpEX עבור לוגיסטיקה, ע"י הפחתה משמעותית של מספר מערכי המכללים הייחודיים, שחובה לשמור בזמינות לצורך תחזוקה, והעלויות הקשורות להכשרת הצוות ותמיכה במספר פריטים ייחודיים.

לגישת תשתית מוגדרת-תוכנה יש הפוטנציאל לגדול ולהתרחב עם מאמץ קטן יותר, מכיוון שיש פחות חיווט, כבלים ומערכות שיש לטפל בהם, תוך צמצום עלויות קישוריות למינימום. פתרונות של תשתית מוגדרת-תוכנה גם תופסים פחות מרחב פיזי ליד הציוד התעשייתי עליו הם שולטים.

מעצם תכנונן, מערכות מבוססות על תשתית מוגדרת-תוכנה, דורשות פחות שירות תמיכה בשטח מאשר מערכות מסורתיות. בסביבת IoT תעשייתית, המפעילים יכולים לנטר, לנתח ולעדכן מרחוק ובזמן אמת מערכות של תשתית מוגדרת-תוכנה, בלי צורך במהנדסים, תוך הפחתה נוספת של עלויות תפעול ((OpEx. במקרה כשל בשטח, מנגנוני אל כשל מערכת בזמינות גבוהה, מסייעים להפחית את הצורך ביציאת חירום לשטח.

לבסוף, תשתית מוגדרת-תוכנה יכולה לצמצם עלויות הקשורות במניעת התיישנות מערכת. הפיצול של פונקציות מיושמות בתוכנה מפלטפורמות התוכנה והחומרה התשתיתיות, מקל לעדכן לערכות לאורך מחזור חיי שירות הצפוי שלהן.

כאשר משלבים את יתרונות העלות עם הגמישות הנוספת וקלות העמידה בקצב החדשנות הטכנולוגית, הטיעון לפיו תשתית מוגדרת-תוכנה תהיה הדור הבא של אוטומציה תעשייתית, מקבל תוקף.

לקריאת חומר נוסף בנושא: http://windriver.com/iiot

מאת: גארת' נויס, ינואר 2017
ווינד ריבר
 
.