L'ingresso della Open Platform Communications (OPC) Foundation nello spazio dell'automazione industriale ha portato ordine nella caotica scena dell'automazione governata da singoli feudi che offrono soluzioni proprietarie legate al loro hardware. I primi standard OPC come l'OPC Unified Architecture (UA) hanno cercato di creare un campo di gioco standardizzato che ha ridotto i limiti dell'utilizzo di un unico fornitore. Con OPC UA, la fase era impostata per costruire tecnologie non legate al venditore che condividevano i dati e comunicavano tra le tecnologie di automazione di tutti i fornitori. A distanza di ventitre anni, l'OPC UA ha gettato le basi per l'introduzione di Pub/Sub e, ora, l'integrazione di time-sensitive networks (TSN). È stata così aggiunta la prevedibilità dello scambio di informazioni.
L'introduzione di TSN intende fare per l'informatica e le tecnologie operative (OT) ciò che gli standard OPC UA hanno fatto per gli albori dell'automazione industriale. Ciò significa che, man mano che il TSN diventa standardizzato, la comunicazione attraverso software e hardware legati all'IT e la tecnologia operativa che si occupa del controllo dei processi e del monitoraggio dei dispositivi diventerà più snella e sicura. L'obiettivo è quello di fornire un'interoperabilità end-to-end in dispositivi e apparecchiature a livello di campo per ogni processo industriale automatizzato. Oggi, i principali stakeholder della comunità dell'automazione industriale si sono impegnati a lavorare con gli standard OPC UA e TSN per raggiungere l'obiettivo di un approccio neutrale rispetto al venditore nell'integrazione di Industrie 4.0.
L'annuncio della Fondazione OPC crea uno scenario in cui il suo successo porterà all'ingresso delle aziende IT nell'automazione e nel movimento Industrie 4.0 come lo conosciamo oggi.
Questo articolo discuterà:
- L'impatto di OPC UA e TSN nell'automazione dei processi industriali
- I vantaggi dell'ingresso greenfield per le aziende IT interessate all'automazione industriale
- Le sfide che le imprese IT dovranno affrontare per colmare il divario tra IT e OT
Analisi dell'impatto di OPC UA e TSN sull'automazione industriale
L'introduzione dei concetti di Industrie 4.0 e gli inseguimenti individualistici dei fornitori all'interno dello spazio di automazione hanno creato barriere all'ingresso per le imprese industriali. Queste barriere includevano la necessità di rimanere bloccati a un sistema proprietario e di trascurare l'integrazione di apparecchiature brownfield o legacy nella rivoluzione smart. Dall'altro lato, i fornitori hanno dovuto sviluppare diverse versioni di prodotti simili per supportare ecosistemi di automazione non standardizzati.
Per gestire efficacemente queste sfide, un gruppo di stakeholder, tra cui Cisco, Bosch Rexroth e Rockwell Automation, si sono riuniti per scegliere standard unificati che semplificassero il processo di automazione industriale. Questo gruppo, noto come "Shapers Group", ha scelto gli standard OPC UA e TSN per indicare la via.
Mentre le funzioni di comunicazione sincronizzate dell'OPC UA guidano la sicurezza delle comunicazioni di interconnettività degli azionamenti, e risolvono il problema di un unico protocollo per tutti gli sforzi di automazione, TSN avrebbe svolto il ruolo di unire IT e OT sotto un unico tetto automatizzato. I vantaggi delle scelte standardizzate sono l'indipendenza dalla piattaforma, l'interoperabilità e la facilità d'uso che le imprese industriali hanno da guadagnare.
Un'azienda può ora scegliere di percorrere la strada dell'automazione utilizzando soluzioni di diversi fornitori che offrono tecnologia di automazione e integrare anche apparecchiature legacy utilizzando funzioni Ethernet TSN e dispositivi smart edge. Quindi, quando l'azienda vuole gestire comunicazioni di livello 3 tra dispositivi IIoT, HMI, e altre applicazioni smart, verranno utilizzate le OPC UA. Mentre TSN crea uno stack di comunicazione aperto per comunicazioni time-sensitive attraverso i sistemi e i dispositivi interconnessi, TSN offre prevedibilità quando la consegna tempestiva è un fattore importante per un processo industriale.
L'introduzione del TSN significa anche che i dati possono essere comunicati a più luoghi e servizi grazie alla bassa latenza e all'alta affidabilità che offre.
Vantaggi dell'ingresso greenfield delle aziende IT
Standardizzare il divario tra IT e OT così come il processo di automazione fornisce una strada che le aziende IT esploreranno. Questo perché le aziende IT interessate a ritagliarsi una nicchia nella rivoluzione Industrie 4.0 non devono più sviluppare soluzioni multiple che risolvono lo stesso problema per clienti diversi. L'introduzione di TSN in OPC UA creerà un punto di ingresso più accessibile per queste aziende IT per costruire soluzioni automatizzate, dispositivi integrati e soluzioni smart edge per uso industriale.
Queste aziende possono ora sfruttare il cloud computing e la tecnologia open-source per costruire soluzioni Industrie 4.0 sapendo che le loro soluzioni possono essere utilizzate senza soluzione di continuità in tutte le apparecchiature e i processi industriali. L'ovvio vantaggio dell'ingresso greenfield delle aziende IT per le imprese è il profitto da realizzare, dato che la dimensione del mercato di Industrie 4.0 raggiunge i 150 miliardi di dollari.
Per gli impianti industriali e di produzione, i vantaggi di questo ingresso includono un percorso molto più accessibile per automatizzare gli impianti brownfield o la costruzione di impianti greenfield. Altri vantaggi includono il controllo del traffico di dati critici, la sincronizzazione temporale dei processi industriali e l'ottimizzazione della produzione basata sui dati che porta al profitto.
Le sfide che le aziende IT devono affrontare sfruttando il campo di gioco standardizzato
La prima sfida è il tasso di adozione del TSN da parte dei produttori di apparecchiature originali e degli sviluppatori di dispositivi smart edge. Oggi, il TSN non è disponibile in un numero sufficiente di dispositivi e infrastrutture necessarie per favorire l'accettazione di questi standard negli ambienti industriali. Anche se molti fornitori ora includono le offerte TSN nelle soluzioni edge e gli sviluppatori lo includono nei sistemi di controllo, potrebbero passare ancora alcuni anni prima che siano state create solide basi di cui le aziende IT possano trarre vantaggio.
Un'altra sfida importante è la sicurezza. Una ricerca del 2018 di Kaspersky ha scoperto circa 17 problemi di sicurezza o vulnerabilità che influenzano l'implementazione di OPC UA per le attività di automazione industriale. Questa ricerca ha spinto la OPC Foundation a condurre la propria ricerca che ha evidenziato che i problemi sono stati causati dall'uso di una versione precedente del software OPC UA. La ricerca ha inoltre indicato che molte di queste vulnerabilità sono state corrette e sono in via di risoluzione man mano che si presentano.
La natura open-source delle applicazioni OPC UA ha anche aiutato Kaspersky a fornire soluzioni ad alcune di queste vulnerabilità che possono essere viste come un risvolto positivo nella ricerca dichiarata. Ciò significa che gli sviluppatori che intendono integrare OPC UA possono anche rivedere gli standard e sviluppare soluzioni per qualsiasi vulnerabilità come meglio credono.
Conclusione
La continua adozione dei modelli e dei concetti di business di Industrie 4.0 da parte degli stakeholder e delle singole imprese sarà la forza trainante per lo sviluppo di standard ermetici per l'automazione e la comunicazione. Allo stato attuale, quasi tutti i principali attori sono sulla stessa lunghezza d'onda e tra un paio d'anni Industrie 4.0 sarà testimone di un afflusso di aziende IT che sarà vantaggioso per il movimento.
