Kurs ku nowym brzegom - nieporozumienia wokół przetwarzania brzegowego

Zacznijmy od definicji przetwarzania brzegowego. Przetwarzanie brzegowe i analityka brzegowa to pojęcia opisujące rejestrację, przetwarzanie i analizę danych odbywające się w urządzeniu – na brzegu procesu – w czasie rzeczywistym. W odróżnieniu od tradycyjnych metod, które zazwyczaj polegają na zestawianiu ze sobą danych pochodzących z różnych obrabiarek gromadzonych w centralnym miejscu zapisu, przetwarzanie brzegowe to metoda rozproszona, w której obliczanie i gromadzenie dla jednej maszyny lub grupy maszyn przebiega bliżej źródeł danych. Dzięki temu można skrócić czasy reakcji i oszczędzać przepustowość.

W środowisku przemysłowym dokonywanie analiz dla pojedynczego urządzenia może przyczynić się do znacznych oszczędności kosztów i zasobów w porównaniu z przetwarzaniem danych wyłącznie metodą opartą na chmurze. Dla jasności: metoda oparta na chmurze to strumieniowanie danych pochodzących z wielu urządzeń do jednego centralnego miejsca zapisu i przeprowadzanie tam analizy danych.

Stosowanie metody scentralizowanej wymaga gromadzenia ogromnych ilości danych i ich przekazywania w jedno miejsce, gdzie zostaną poddane analizie. Choć przekazywanie danych sprzętowych każdego elementu wyposażenia w jedno centralne miejsce ma swoje zalety, zarządzanie tak dużym zasobem może nastręczać spore trudności. Złożoność ta rośnie w przypadku obiektów z dużą liczbą obrabiarek, zwłaszcza jeśli każde urządzenie korzysta z innych protokołów komunikacyjnych. Niestety nie jest tak, że wszystkie dane zapisywane są w tym samym języku.

Metoda ta może również generować ogromny nadmiar danych operacyjnych – wyłuskanie z nich przydatnych informacji może być zadaniem monotonnym i żmudnym. Bądźmy szczerzy: wychwycenie uchybień w procesie obróbki dużego i drogiego przedmiotu to wiedza mająca kluczowe znaczenie, ale efektywność energetyczna małego przenośnika na końcu procesu nie jest aż tak ważna.

Korzystając z przetwarzania brzegowego, operatorzy mogą poprzez nastawę parametrów decydować, które dane są godne zarejestrowania – w chmurze lub na miejscowym serwerze – a które nie.

Trzeba jednak wyraźnie powiedzieć, że przetwarzanie brzegowe nie jest kolejną metodą opartą na chmurze, lecz procesem z kategorii Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), w ramach którego rozwiązania oparte na chmurze i przetwarzanie brzegowe mogą ze sobą współdziałać. Systemy te nie konkurują ze sobą. W rzeczywistości ułatwiają sobie nawzajem funkcjonowanie. Środowiska obliczeniowe kojarzone z IIoT mogą przybierać różne formy, od zdalnego serwera komputerów przemysłowych (IPC) po bramkę lub infrastrukturę administracyjną. Narzędzia te mają zasadnicze znaczenie dla obsługi przetwarzania brzegowego, ponieważ są rozmieszczone z dala od rdzenia lub chmury. Ich funkcje umożliwiają im wykonywanie szeregu zadań, zwłaszcza takich, które nie wymagają analizy na brzegu sieci.

Korzyścią płynącą z zastosowania takiego łączonego modelu jest to, że udostępnia firmom największe zalety obu światów: ograniczenie opóźnień poprzez podejmowanie decyzji dotyczących niektórych urządzeń na podstawie analityki brzegowej, a jednocześnie zestawianie ze sobą danych w scentralizowanym źródle. Model ten umożliwia także analizowanie w przyszłości danych i innych procesów oraz rejestrację danych wymaganych przez różne organy i przepisy ustawowe.

Przetwarzanie brzegowe w praktyce

Podobnie jak w przypadku innych innowacji przemysłowych, niektórzy producenci postrzegają przetwarzanie brzegowe za trudne, niedostępne lub poza zasięgiem. Jednak nic bardziej mylnego. Główną korzyścią płynącą z zastosowania przetwarzania brzegowego jest jego skalowalność. Przeniesienie zadań związanych z analizą na czujniki i urządzenia sieciowe może znacznie zmniejszyć obciążenie systemów zarządzania danymi przedsiębiorstwa (EDM) i analizy. Ponadto jest okazja, by zacząć od wprowadzenia zmian na małą skalę.

W odróżnieniu od koncepcji inteligentnej fabryki obwieszczanych na początku poprzedniej dekady, wdrożenie przetwarzania brzegowego nie wymaga całkowitej przebudowy systemów ani inwestycji w kilka obrabiarek. Zamiast tego producenci mogą zdecydować, że jedno urządzenie na brzegu sieci będzie obsługiwać funkcje analityczne.

Na przykład dzięki zastosowaniu oferowanego przez firmę Sandvik Coromant oprogramowania CoroPlus® do obsługi przetwarzania brzegowego można umieścić inteligentne narzędzia i czujniki na jednym elemencie wyposażenia. Okazało się to szczególnie korzystne np. w przypadku wytaczania dużych podzespołów, gdy jeden drobny błąd może okazać się niewiarygodnie kosztowny.

Aby zapobiec błędom, udostępniona niedawno, zintegrowana z obrabiarką wersja oprogramowania Sandvik Coromant Silent Tools™ Plus, z modułem CoroPlus® Connected, wykorzystuje dane wygenerowane w strefie skrawania do identyfikacji poszczególnych zagrożeń.Wówczas można zastosować skrawanie zautomatyzowane, aby uniknąć kosztownych błędów.

Jak w przypadku każdej technologii przemysłowej, nie brakuje obaw dotyczących bezpieczeństwa przetwarzania brzegowego. Zgodnie z raportem firmy Kollective, 66 procent zespołów IT uważa tę architekturę za autentycznie zagrażającą bezpieczeństwu danej organizacji. Jaki jest główny powód do niepokoju? Obawy o bezpieczeństwo brzegu sieci.

Oczywiście rozproszony charakter przetwarzania brzegowego wymaga wprowadzenia pewnych zmian w stosowanych zabezpieczeniach, zwłaszcza, jeśli zakład polegał dotąd na tradycyjnej infrastrukturze – scentralizowanej lub dostępnej w chmurze. W przypadku przetwarzania brzegowego dane przekazywane są między różnymi rozproszonymi węzłami, co może wiązać się z koniecznością zastosowania specjalnych mechanizmów szyfrowania niezależnych od chmury.

Z drugiej strony przetwarzanie danych na brzegu sieci ogranicza transmisję wrażliwych informacji do chmury. Zdaniem niektórych zwiększa to bezpieczeństwo, jednak w rzeczywistości jest to kwestia używanych protokołów bezpieczeństwa.

Mimo to złośliwe działania, ataki na informacje o routingu oraz ataki typu DDoS (Distributed Denial of Service, rozproszona odmowa usługi) są nadal możliwe – jak w przypadku każdego urządzenia opartego na sieci internetowej. Pierwszy i najważniejszy krok to uzyskanie gwarancji od producenta Twojego urządzenia brzegowego.

Na przykład w Sandvik Coromant opracowaliśmy nowy podmiot bezpieczeństwa, który ma zapewnić naszym klientom spokój. Ma on na celu osiągnięcie zgodności z normą ANSI/ISA-95 opracowaną przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Automatyki dla automatycznych interfejsów między przedsiębiorstwem i systemami sterowania.

Lepiej zrozumieć

Przetwarzanie brzegowe jest powszechnie uważane za przełomową technologię dla obszaru przemysłowego i szeroko rozumianych zastosowań IT. Jednak przed przystąpieniem do wdrażania przetwarzania brzegowego w środowiskach przemysłowych należy rozprawić się z licznymi nieporozumieniami.

Po pierwsze, technologia ta nie zastępuje koncepcji IIoT ani nie rywalizuje z innymi metodami analitycznymi opartymi na chmurze. W istocie wspomniane technologie muszą ze sobą harmonijnie współdziałać, aby producenci mogli czerpać faktyczne korzyści z przetwarzania brzegowego. Na podobnej zasadzie technologia ta nie stanowi większego zagrożenia dla bezpieczeństwa niż istniejące metody gromadzenia danych przy użyciu sieci internetowych. Po prostu protokoły bezpieczeństwa mogą wymagać aktualizacji.

Jest oczywiste, że przetwarzanie brzegowe może przynieść producentom znacznie korzyści. Należą do nich redukcja opóźnień w podejmowaniu decyzji, optymalizacja gromadzenia danych w chmurze oraz ograniczenie ilości energii potrzebnej do konsekwentnego strumieniowania danych z każdego urządzenia w obiekcie do scentralizowanego węzła.

Ponadto wdrożenie przetwarzania brzegowego jest prostsze niż wielu sądzi. Aby czerpać korzyści z technologii brzegowej, producenci nie muszą przebudowywać całych systemów. Właściwe rozmieszczenie węzłów sieciowych może przynieść kilka korzyści, w tym redukcję opóźnień w zastosowaniach w czasie rzeczywistym, wydajniejsze wykorzystanie przepustowości i zasobów pamięciowych, większą skalowalność, niższe koszty energii, lepsze parametry środowiskowe oraz większy potencjał ochrony prywatności i danych.

Według danych Google Trends zainteresowanie przetwarzaniem brzegowym rośnie. Ale zanim producenci podejmą decyzję o inwestycji, powinni w pełni zrozumieć jego potencjał.

Nevzat Ertan

Główny Architekt i Dyrektor Globalny w Sandvik Coromant

Nevzat Ertan posiada gruntowne wykształcenie w zakresie matematyki stosowanej i metod obliczeniowych oraz ponad 35-letnie doświadczenie zawodowe w dziedzinie technologii informacyjno-komunikacyjnych, prognoz naukowych oraz rozwoju technicznego i strategii biznesu. Odpowiada także za dział architektury cyfrowych technik obróbki skrawaniem w Sandvik Coromant, jest specjalistą w dziedzinie biznesu cyfrowego/cyfrowej transformacji i Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) oraz ma rozległe międzynarodowe doświadczenie jako członek wykonawczy rad i zarządów różnych organizacji.