Industrialfairs News

Nieuws

Service oriented architecture (soa) democratiseert het industriele internet of things

05/07/2022

 

 

 

 

Het industriële internet of things (IIoT) blijft exponentieel groeien. IIoT biedt een realtime zichtbaarheid van de activiteiten op de fabrieksvloer en in toeleveringsketens, wat een grote winst oplevert op het gebied van efficiëntie, veiligheid en uptime.

 

 

Aangewakkerd door de pandemie groeit het aantal machine-to-machine en mens-machine digitale interacties tot ongeziene hoogtes. Analistenbureau Meticulous Research voorspelt dat de IIoT-markt tegen 2027 263,4 miljard dollar zal bedragen met een samengestelde jaarlijkse groei van 16,7%. Onderzoeksbureau Grand View Research raamt dat dit cijfer tegen 2028 op 1,1 biljoen dollar.

 

Ondanks de voordelen van het verbinden van industriële machines en gereedschappen en het samenvoegen van fabrieksgegevens met cloud-apps en supply chain-systemen, blijven er barrières bestaan voor de toetreding tot het IIoT. Adviesbureau Bain & Company meldde in 2019 dat ‘voorspellend onderhoud slechts één van de vele use cases is, die klanten moeilijk konden integreren in hun bestaande operationele technologie en IT-systemen’.

 

Wat wij willen weten is hoe kleine maakbedrijven de instapdrempel kunnen verlagen door het gebruik van Service Oriented Architecture (SOA), Microservices en de Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA)-standaard voor industriële automatiseringscommunicatie.

 

IIoT biedt inzichten en creëert waarde

Gelukkig demonstreert een overvloed aan apps van derden, die gegevens uit industriële apparatuur halen en in de cloud gebruiken, de waarde van het IIoT. Een concreet voorbeeld hiervan is een toepassing, die de stikstofmeststofconcentratie, de temperatuur, de druk, het afvoer-/vloeistofniveau en andere gegevens uit tanks verzamelt en naar de cloud stuurt voor analyse, waardoor boeren dure ruimingsdiensten en overheidsboetes kunnen vermijden. Vergelijkbare toepassingen zelf bouwen zonder IIoT-vriendelijke architectuur en normen zou complex en vooral duur zijn. Bedrijven zouden speciale expertise nodig hebben op het gebied van embedded software, protocollen voor industriële communicatie, IoT-cybersecurity en cloud-API's.

 

Technologieën, die zich richten op systeemintegratie, applicatieontwerp en industriële communicatie, zijn in opmars om het IIoT aantrekkelijker te maken. Samen stellen ze machines in staat om gegevens uit te wisselen.  Ontwikkelaars kunnen hierdoor toepassingen ontwerpen, in deeltjes met afzonderlijke functionaliteit. In combinatie met  standaardinterfaces worden de gegevens gemakkelijker gedeeld voor andere toepassingen. Zo kunnen assemblagelijnen op just-in-time basis toegang krijgen tot onderdelen of kunnen vrachtwagens veilig vanuit de cloud worden bestuurd, aangezien meerdere componenten alle data (van locatie tot status) delen.

 

Deelbare diensten: de poorten tot Industrie 4.0

SOA, of servicegeoriënteerde architectuur, werd gedefinieerd in de jaren 1990. Het werd bedacht om softwarecomponenten interactief en herbruikbaar te maken via service-interfaces. Dit betekent dat de ‘services’ makkelijker kunnen worden gebruikt door nieuwe producten, zonder dat zij precies begrijpen hoe de service wordt gegenereerd. Voor het IIoT worden sensoruitgangen diensten, waar elk apparaat toegang tot kan krijgen. De gebruikte interfaces zijn losgekoppeld, zodat het niet alleen gemakkelijk maar ook veilig wordt om diensten te delen.

 

Die praktijk heeft een nieuw doel gevonden in het IIoT. Dankzij de losse koppeling, die door de gedefinieerde service-interface wordt geboden, kunnen fabrikanten kiezen uit een breed spectrum aan beschikbare softwaretools of diensten en deze koppelen aan hun industriële gegevens en machines. Het wordt dus meer betaalbaar en ook veiliger om te innoveren en slimme integraties uit te rollen.

 

Microservices vullen SOA aan als ‘een applicatie-architectuurstijl en een applicatietoegepast concept’, volgens IBM. Hierdoor worden de gebruikte componenten effectief ontkoppeld, wat de schaalbaarheid zou verbeteren, doordat een component kan worden gerepliceerd in een cloudservice in overeenstemming met de werklast. Omdat de microservice zelfstandig functioneert - wanneer dit nodig is - wordt er beter gebruik gemaakt van computingkracht. De wendbaarheid wordt ook verbeterd, doordat ontwikkelaars nieuwe microservices onafhankelijk kunnen opnemen en uittesten, zonder dat dit de rest van het systeem beïnvloedt. Bovendien neemt de totale veerkracht toe, omdat het systeem niet afhankelijk is van slechts één microservice-leverancier.

 

De microservice laat toe dat de interne onderdelen van één enkele applicatie in kleine stukjes kunnen worden opgesplitst, die elk individueel gewijzigd, opgeschaald en beheerd kunnen worden. Het beslist niet hoe toepassingen met elkaar praten, dat gebeurt dan weer op bedrijfsniveau en de service interfaces, die door SOA worden geleverd. Samen spelen ze een sleutelrol in het creëren en vrijgeven van waarde in het IIoT.

 

Het derde stuk van de servicegeoriënteerde puzzel die snellere uitrol van IIoT mogelijk maakt, is de OPC UA-standaard voor machine-to-machinecommunicatie, die in industriële automatisering wordt gebruikt. UA staat voor Unified Architecture en is ontwikkeld door de OPC Foundation om de samenwerking in een industriële omgeving te verbeteren. Dit wordt bereikt met behulp van een uitbreidbare, servicegeoriënteerde architectuur, die net zo gemakkelijk in microcontrollers op de fabrieksvloer kan worden ingebouwd . Daardoor voeg je sneller essentiële functies toe aan een netwerk, zoals serveridentificatie, datahiërarchie en lees-of schrijfrechten.

 

OPC UA maakt gebruik van binaire UA- en XML-formaten om berichten te beveiligen en uit te wisselen, van Microsofts COM- en DCOM-protocollen tot de OPC Public Key Infrastructure (PKI). In apparaten met beperkte middelen wordt binaire UA aanbevolen omdat dit minder rekenkracht vergt.

 

Spuitgieten is een voorbeeld van een kritisch industrieel proces dat van deze ontwikkeling zou kunnen profiteren. Normaal gesproken maken eigen gemaakte interfaces voor randapparatuur het niet mogelijk om informatie uit te wisselen tussen de verschillende fabrikanten, die bij dit project betrokken zijn. Het gebruik van OPC UA maakt een snelle assemblage en inbedrijfstelling mogelijk, evenals een optimale productiviteit en kwaliteitsbewaking. Bovendien kunnen deelnemers aan dit project verbinding maken met externe systemen.

 

OPC UA realiseert nu, waar het protocol voor productieautomatisering (MAP) in de jaren ‘80 van droomde. General Motors ontwierp het MaP-protocolstack om eilanden op de geautomatiseerde fabrieksvloer onderling te verbinden. OPC UA tilt dit concept ruim een niveau hoger en stelt fabrikanten in staat hun operationele machines aan te sluiten op de cloud en gebruik te maken van data-analyse en machinelearning om inzicht te krijgen in machineprestaties en de uptime en OEE te verbeteren.

 

Cloudpicking en fabrieksdashboards

Een vroege demo over de waarde van een servicegeoriënteerde aanpak bij Industrie 4.0 kwam van Hewlett Packard Enterprise Services, samen met Fraunhofer. HPE demonstreerde zijn Converged Plant Infrastructure, dat een virtuele ‘Fort Knox’ app-store van cloudgebaseerde, industriële diensten en applicaties omvatte. Deze waren uitgerust met een dashboard om verspreide fabrieksoperaties te bekijken, af te stemmen en te optimaliseren. Een andere app gebruikte algoritmen in de cloud om aangewezen robots op de fabrieksvloer te leren hoe, waar en wanneer ze onderdelen moesten ophalen, terwijl cloudnavigatie zware vrachtwagens leerde hoe ze zichzelf moesten besturen.

 

 

Het gebruik van de cloud en de bijbehorende innovatieve services is van cruciaal belang voor de maakindustrie, die tot nu toe een verwaarloosde sector was. Het IIoT biedt de industrie de cruciale mogelijkheid om sensorgegevens van de fabrieksvloer en machines te verbinden met producten, processen en mensen. Bovendien kunnen deze flexibel worden opgeschaald of verlaagd, naargelang de marktomstandigheden dit vereisen. COVID bewees, dat de reactie van veel fabrikanten op een pandemie binair is: openblijven of sluiten. Een gedigitaliseerde operatie daarentegen, aangedreven door nativecloud-apps en -diensten, maakt het mogelijk om meerdere fabrieken te optimaliseren en assemblagelijnen op te schalen, naargelang de vraag.

 

Conclusie

Met dank aan de coronapandemie groeit in het IIoT een trio van op diensten gebaseerde architecturen voor het integreren van systemen, het ontwerpen van toepassingen en het orkestreren van industriële communicatie. Fabrikanten kunnen zich sneller en goedkoper bij het digitale feestje aansluiten en via realtimegegevens, machinelearning en data-analyse de productie stroomlijnen, producten innoveren en waarde ontsluiten op manieren die vroeger onbestaande waren.

 

Gerelateerd nieuws

Deze website gebruikt cookies om u een betere ervaring te bieden terwijl u deze site bezoekt. Meer info over cookies