استخدمت المصانع في القطاع الصناعي بيانات رقمية منذ فترة طويلة لمراقبة مرافق الإنتاج والتحكم فيها. تعمل الأنظمة الكبيرة المتصلة بالشبكة في المصانع ومراكز البيانات والمباني التجارية على دفع حواف شبكات المعلومات الرقمية الخاصة بهم أقرب إلى العالم المادي. يتم تحويل القياسات المادية مثل درجة الحرارة أو الضغط أو القرب أو الضوء إلى معلومات رقمية للنظام للمعالجة ، ثم يتم ترجمة النتائج المحسوبة إلى الإجراءات المادية للأجهزة الفعلية مثل الصمامات والمراوح ومستلزمات الطاقة والمؤشرات. تميل شبكات تكنولوجيا المعلومات (تكنولوجيا المعلومات) وشبكات التكنولوجيا التشغيلية (OT) إلى استخدام تقنيات مماثلة لتبسيط تدفق البيانات عبر المؤسسة.
تتمثل إحدى طرق التقدم في ذلك والاقتراب معًا في استخدام شبكة أساسية واحدة لإقامة اتصال بين الأنظمة. عندما دخلت الإلكترونيات لأول مرة مجال الأتمتة ، كانت الأنظمة الفرعية الموزعة المختلفة متخصصة وتحديدها بواسطة الأجهزة المستخدمة. بالنسبة إلى بنيات الأجهزة الخاصة بالمجال هذه ، يتم تحديد تقنيات الاتصال المحسنة لتطبيقات محددة. يستخدم كل نظام أجهزة حافلة متخصصة للتواصل ، لذلك يجب تحويله من بروتوكول الاتصال لنظام الأجهزة إلى بروتوكول الاتصال لنظام أجهزة آخر من خلال بوابة معقدة.
بمرور الوقت ، تم استبدال هذه الهندسة المعمارية التي عفا عليها الزمن تدريجياً ببنى مركزية محددة البرامج. في الهندسة المعمارية الجديدة ، بدلاً من استخدام مجالات أو وظائف منفصلة ، يتم تجميع الواجهات الإلكترونية في مناطق داخل المؤسسة وتوصيلها بمنصات الحوسبة المركزية الحديثة. تستخدم هذه الواجهات الإلكترونية تقنية Ethernet التي تتمتع الآن بنقل البيانات إلى حيث الحاجة. يمكن لمكدس بروتوكول برنامج واحد استخدام طبقات فعلية أجهزة مختلفة لتمرير المعلومات بسرعات مختلفة دون تغيير البيانات نفسها. يتم استخدام نفس تنسيق إطار Ethernet بغض النظر عن عرض النطاق الترددي لرابط Ethernet معين.
على حافة الشبكة ، تأخذ أجهزة استشعار مختلفة (درجة الحرارة ، والضغط ، والضوء ، والقرب ، وما إلى ذلك) بيانات من العالم المادي وتحويلها إلى معلومات رقمية. تتم معالجة معلومات البيانات وتحويلها إلى الإجراءات المادية للمشغلات (المحركات والأضواء والمراوح والصمامات وما إلى ذلك). عادة لا تتطلب هذه الأجهزة كميات كبيرة من البيانات ، ولكن يتم التركيز على الأسلاك البسيطة وتثبيت سهلة.
يؤمن
عندما يتم نقل أجزاء البيانات والبايت من جهاز إلى آخر في السطر واستردادها ، يتم توفيرها إلى طبقات برامج أعلى بتنسيق حزمة Ethernet القياسية. يحتوي التنسيق على عنوان الوجهة وعنوان المصدر وبعض البتات الإدارية والحمولة النافعة. لا يتغير التنسيق مع تغير الطبقة المادية. هذا يعني أنه مع تجميع المزيد والمزيد من البيانات للمعالجة بواسطة أنظمة الكمبيوتر ، مما يؤدي إلى تغيير سرعات الشبكة ، تظل طبقة البرنامج كما هي.
ويشمل ذلك مختلف آليات الأمان لمنع القرصنة أو التطفل على البيانات ، والأسوأ من ذلك ، يتداخل مع استخدام البيانات بواسطة الأنظمة المادية. نظرًا لأن Ethernet مرن للغاية ، يمكن استخدامه في تطبيقات آمنة للغاية مثل الخدمات المصرفية. قد تحتوي تقنيات الاتصالات المخصصة الأخرى على بعض ميزات الأمن السيبراني أو معدومة ، ويجب تطويرها من الصفر والحفاظ عليها. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تنفيذ الخدمات اللوجستية لتوفير هذه الوظائف ، والتي يمكن أن تكون أكثر تعقيدًا من تصميم وتصنيع منتجات الأجهزة. لا يحتاج الوصول إلى المرافق إلى السيطرة على المرافق فحسب ، بل يمكن أن تحدث نقاط الضعف الموثوقة في سلسلة التوريد في أي وقت في سلسلة التوريد.
يتم استخدام البيانات الضخمة لتحليل الاتجاهات وتوفير الخدمات. تتطلب الصيانة التنبؤية ، والتشخيص عن بُعد ، وخدمات المراقبة الأخرى الوصول إلى جميع البيانات في النظام ، ويمكن أن توفر Ethernet الوصول إلى أقصى روايات البنية التحتية الصناعية. في الوقت نفسه ، يمكن للبرامج إدارة العمليات المختلفة وضبط ديناميكيًا لتغييرات التكنولوجيا ، والتي تكمل بعضها البعض.
السلامة الوظيفية
تعني السلامة الوظيفية أنه عندما يفشل مكون في النظام ، يكون النظام قادرًا على الرد بطريقة يمكن التنبؤ بها ، وذلك لتجنب التسبب في المزيد من المشكلات بأمان. الصناعات المختلفة لها معايير مختلفة. ولكن ، في الأساس ، هو نفسه إلى حد كبير. تنطبق السلامة الوظيفية على النظام بأكمله ، ولكن يحتاج مصممو النظام إلى التأكد من أن المكونات المستخدمة تستخدم السلامة الوظيفية بحيث يلبي النظام بأكمله معايير السلامة الوظيفية.
ملخص
يمكن الوصول إلى البيانات من العقد على حافة الشبكة ويمكن استخدامها لتمكين خدمات التنبؤ الذكية الجديدة وكذلك حلول تتبع الأصول والإدارة.
يمكن تخفيض تكاليف النظام عن طريق تبسيط المكونات وتصميم البرامج والأسلاك. لم تعد هناك حاجة للبوابة. نظرًا لأن الأجهزة المتعددة متصلة بحافلة عبر زوج واحد من الكابلات ، يتم تقليل عدد منافذ التبديل المستخدمة.
يمكن تقليل المخاطر باستخدام واجهة موحدة وآلية أمان الصوت. وهو يدعم التصميم الموحد ، وتطوير البرمجيات ، والاختبار ، والصيانة على جميع مستويات شبكات OT وشبكات تكنولوجيا المعلومات. يمكن للهندسة المعمارية المبسطة وميزات الأمان المحسنة أن تساعد المصممين على تقليل المخاطر وبناء أنظمة السلامة الوظيفية بسهولة.