صنعت دورکاری و افزایش تقاضا برای سیستمهای اینترنت اشیاء سلولی
اینترنت اشیاء سلولی در حال بازتعریف اتصال صنعتی است با امکانپذیر کردن نظارت از راه دور، استقرار انعطافپذیر و زیرساخت مقیاسپذیر صنعت ۴.۰. از کشاورزی تا عملیات انرژی، شبکههای سلولی اکنون از جمعآ...
صنعت 4.0 فراتر از دیوارهای سنتی کارخانه در حال گسترش است
انقلاب صنعتی اول با استفاده از نیروی بخار و مکانیزاسیون، تولید را متحول کرد. امروز، صنعت 4.0 تغییر دیگری را هدایت میکند، این بار از طریق دادههای متصل، هوش توزیعشده و دید لحظهای در سراسر عملیات صنعتی.
کارخانهها دیگر تنها محیطهایی نیستند که به اتوماسیون نیاز دارند. ایستگاههای پمپاژ دورافتاده، مزارع کشاورزی، ایستگاههای فرعی، سایتهای تصفیه آب و زیرساختهای انرژی منزوی اکنون به همان سطح آگاهی عملیاتی که قبلاً محدود به تأسیسات متمرکز بود، نیاز دارند.
این تقاضا باعث تسریع پذیرش فناوریهای اینترنت اشیاء سلولی شده است که قادر به اتصال داراییهای صنعتی فراتر از شبکههای سیمی معمولی هستند.
چرا اتصال سلولی در اتوماسیون صنعتی جایگاه پیدا میکند
برای سالها، استقرارهای اینترنت اشیاء صنعتی به شدت به اترنت، وایفای یا سیستمهای رادیویی اختصاصی متکی بودند. در حالی که این فناوریها در داخل کارخانهها مؤثر هستند، در محیطهای دورافتاده دشوار یا پرهزینه برای استقرار میشوند.
زیرساختهای سلولی مدرن این معادله را تغییر میدهند. فناوریهایی مانند LTE-M و NB-IoT اکنون مصرف برق کمتر، رمزگذاری قویتر و پوشش جغرافیایی گستردهتری نسبت به نسلهای قبلی تجهیزات سلولی صنعتی ارائه میدهند.
با مدرنسازی زیرساختهای دورافتاده توسط اپراتورهای صنعتی، دروازههای سلولی به طور فزایندهای سیستمهای متصل به پلتفرمهای ارتباط و شبکهبندی صنعتی و معماریهای کنترل توزیعشده را تکمیل میکنند.
فناوریهای اینترنت اشیاء سلولی به اپراتورها اجازه میدهند داراییها را در مکانهایی که زیرساختهای سیمی غیرعملی یا پرهزینه است، نظارت کنند.
LTE-M و گذار به سمت شبکههای صنعتی هوشمندتر
LTE-M در حال حاضر در بسیاری از استقرارهای اینترنت اشیاء صنعتی غالب است زیرا تعادل بین کارایی پهنای باند، عمر باتری و قابلیت اطمینان سیگنال را برقرار میکند. برخلاف سیستمهای سلولی قبلی، LTE-M به طور خاص برای ارتباط ماشین به ماشین و نظارت از راه دور بلندمدت طراحی شده است.
زیرساخت 5G نیز وارد فضای صنعتی شده است. اگرچه استقرارهای فعلی 5G اغلب مصرف برق و پهنای باند بیشتری دارند، نسخههای آینده وعده تأخیر بسیار کم، برش شبکه بهبود یافته و مقیاسپذیری بیشتر برای کاربردهای صنعتی را میدهند.
برای فروشندگان اتوماسیون صنعتی، این تحول فرصتهای جدیدی برای استقرار سیستمهای تشخیص از راه دور، تحلیل لبه و نگهداری پیشبینیشده در مقیاس وسیع ایجاد میکند.
چگونه اینترنت اشیاء سلولی در ساختار دادههای صنعتی جای میگیرد
لایه انتقال به یک دارایی استراتژیک تبدیل میشود
سیستمهای اینترنت اشیاء صنعتی معمولاً از چندین لایه به هم پیوسته تشکیل شدهاند. حسگرها اطلاعات فیزیکی را جمعآوری میکنند، شبکههای ارتباطی دادهها را منتقل میکنند، سیستمهای پردازش آنها را تحلیل میکنند و اپراتورها با استفاده از داشبوردها یا پلتفرمهای تحلیلی تصمیمگیری میکنند.
در این ساختار، لایه انتقال اهمیت فزایندهای یافته است. ارتباط قابل اعتماد اکنون تعیین میکند که آیا داراییهای از راه دور میتوانند در برنامههای نگهداری پیشبینیشده، تحلیلهای ابری و مدیریت عملیاتی متمرکز شرکت کنند یا خیر.
بسیاری از تأسیسات که سیستمهای نظارتی توزیعشده را ادغام میکنند، تلومتری از راه دور را با پلتفرمهایی مانند راهحلهای صنعتی HMI و محاسبات ترکیب میکنند تا دید عملیاتی در چندین سایت را بهبود بخشند.
نظارت از راه دور دید صنعتی را گسترش میدهد
اینترنت اشیاء سلولی به طور قابل توجهی دامنه سیستمهای اتوماسیون را گسترش داده است. اپراتورها اکنون میتوانند داراییهایی را که صدها کیلومتر دورتر هستند بدون نیاز به ساخت زیرساخت ارتباطی اختصاصی، نظارت کنند.
این قابلیت بهویژه در بخشهایی مانند نفت و گاز، انرژیهای تجدیدپذیر، معدن، کشاورزی و تصفیه آب که تجهیزات اغلب در مکانهای دورافتاده یا سختدسترس کار میکنند، ارزشمند است.
تلومتری از راه دور همچنین نیاز به بازرسیهای دستی را کاهش داده و زمان پاسخدهی در هنگام خرابی تجهیزات یا تغییرات محیطی را بهبود میبخشد.
سیستمهای نظارتی متصل به شبکه اولیه، پایهگذار اکوسیستمهای بزرگ اینترنت اشیاء صنعتی امروزی بودند.
چرا یکپارچهسازها به معماریهای سلولی روی میآورند
استقرار سریع بدون تغییرات گسترده در زیرساخت
یکی از بزرگترین مزایای اینترنت اشیاء سلولی، انعطافپذیری در استقرار است. اپراتورهای صنعتی میتوانند دستگاههای از راه دور را سریع نصب کنند بدون اینکه نیاز به تغییر شبکههای موجود کارخانه یا گسترش زیرساخت فیبر نوری به مناطق دورافتاده باشد.
این رویکرد زمانبندی پروژهها را کوتاهتر و برنامههای آزمایشی برای نظارت بر داراییها، حسگرهای محیطی و برنامههای مدیریت انرژی را سادهتر میکند.
یکپارچهسازهای سیستم به طور فزایندهای دستگاههای لبه سلولی را با پلتفرمهای ABB، Honeywell و GE ترکیب میکنند تا قابلیتهای نظارتی را در محیطهای صنعتی توزیعشده گسترش دهند.
ارتباط پشتیبان، قابلیت اطمینان سیستم را بهبود میبخشد
تأسیسات صنعتی به طور فزایندهای از شبکههای سلولی به عنوان مسیرهای ارتباطی پشتیبان برای زیرساختهای حیاتی استفاده میکنند. اگر شبکه سیمی اصلی دچار مشکل شود، اتصال سلولی میتواند گزارشدهی هشدار، تشخیص از راه دور و دید عملیاتی را حفظ کند.
این افزونگی بهویژه برای شرکتهای خدماتی، تأسیسات انرژی و اپراتورهای زیرساخت اهمیت دارد، جایی که قطع ارتباط میتواند مستقیماً بر زمان کارکرد و ایمنی تأثیر بگذارد.
عملیات از راه دور همچنان تقاضا را افزایش میدهد
شرکتهای صنعتی همچنان به دنبال راههایی برای بهبود کارایی عملیاتی و کاهش هزینههای نگهداری میدانی هستند. اینترنت اشیاء سلولی به طور مستقیم از این هدف پشتیبانی میکند و اجازه میدهد تعداد کمتری پرسنل مناطق جغرافیایی بزرگتری را نظارت کنند.
رشد محاسبات لبه این روند را تقویت میکند. دروازههای هوشمند اکنون میتوانند دادههای محلی را پردازش کنند و تنها اطلاعات ضروری را از طریق شبکههای سلولی ارسال کنند که باعث کاهش مصرف پهنای باند و هزینههای عملیاتی میشود.
کنترلرهای سلولی مدرن از اتوماسیون صنعتی در محیطهای جداگانه که ارتباط سیمی سنتی دشوار است، پشتیبانی میکنند.
امنیت و هزینه همچنان ملاحظات حیاتی مهندسی هستند
با وجود مزایای اینترنت اشیاء سلولی، مهندسان هنوز با ملاحظات مهم طراحی روبرو هستند. استقرارهای سلولی نیازمند هزینههای مداوم خدمات حامل است و برنامههای دادهمحور میتوانند در طول زمان پرهزینه شوند.
امنیت سایبری نیز همچنان یک نگرانی بزرگ است. با اتصال مستقیم بیشتر داراییهای صنعتی به شبکههای خارجی، سطح حمله به طور قابل توجهی افزایش مییابد.
با این حال، راهحلهای سلولی صنعتی مدرن اکنون شامل ارتباط رمزگذاری شده، تونلزنی VPN، احراز هویت امن و معماریهای شبکه بخشبندی شده هستند. قابلیتهای امنیتی همراه با استانداردهای جدید ۵G بهبود مییابند.
اپراتورهای صنعتی که سیستمهای پایش از راه دور را مستقر میکنند، به طور فزایندهای روشهای ارتباطی امن را با معماریهای کنترل مقاوم مانند سیستمهای ایمنی Triconex و پلتفرمهای ایمنی HIMA در برنامههای زیرساخت حیاتی ترکیب میکنند.
اینترنت اشیاء سلولی به زیرساخت اصلی صنعت از راه دور تبدیل میشود
رشد سریع دستگاههای صنعتی متصل، بازتابدهنده تحولی بزرگ در بازارهای اتوماسیون است. اینترنت اشیاء سلولی دیگر به عنوان راهحلی محدود به کاربردهای جداگانه دیده نمیشود.
این اتصال به لایه ارتباطی بنیادی برای عملیات توزیعشده، هوش لبه، نگهداری پیشبینیشده و مدیریت داراییهای از راه دور تبدیل میشود.
با گسترش صنعت ۴.۰ به محیطهای دورافتاده، اتصال سلولی به طور فزایندهای نحوه جمعآوری، انتقال و واکنش سیستمهای صنعتی به دادههای عملیاتی در زمان واقعی را تعیین میکند.
بخش صنعتی به سوی آیندهای حرکت میکند که در آن فاصله جغرافیایی کمتر از قابلیت اطمینان شبکه و دسترسی به دادهها اهمیت دارد.
نویسنده: مایکل ریوز | خبرنگار فناوری صنعتی
مایکل ریوز بیش از ۱۲ سال تجربه در زمینه پوشش شبکههای صنعتی، زیرساختهای اتوماسیون از راه دور و سیستمهای فناوری عملیاتی دارد. سابقه او شامل پروژههای یکپارچهسازی میدانی با پلتفرمهای هانیول، GE، ABB و امرسون در بخشهای انرژی، خدمات عمومی و پایش محیط زیست است.