西門子工業優勢:麵向前沿應用和設備的開放生態係統

通過大衛·漢弗萊

總結

信息技術(IT)對操作技術(OT)的影響影響著工業自動化的各個領域,從聯網智能傳感器到虛擬軟件部署。工業前沿起源於OT邊緣應用的生態係統遇見IT—在兩種完全不同的技術文化之間架起一座橋梁,幫助將遺留工業係統連接到IT世界。今天,Edge的角色正在擴大,擴大到什麼?

今天的自動化解決方案由安裝在各種係統和智能設備上的無數軟件應用程序組成。雖然使用現代IT技術可以很容易地將這些係統和設備連接起來,但它們通常具有標準IT工具和實踐無法解決的特殊需求和優先級。將IT界和OT界結合起來需要一個具有考慮到這些需求的工具的環境——這是工業機械的最後一英裏。這就是“工業優勢”正在扮演的角色。

認識到Edge在工業應用中不斷發展的作用,西門子開始了開發綜合解決方案的旅程。其結果是Siemens Industrial Edge -一個為工業用戶開發的平台,在自動化和控製級別集成和管理大量應用程序,具有現代IT係統的所有優勢。

工業優勢如何改變自動化係統

根據ARC的研究,目前全球安裝了超過6500萬套PLC係統。市場健康增長,每年新增係統約800萬套。傳統的基於plc的自動化係統因其魯棒性、可靠性和可重複性而受到尊敬,但經常因其缺乏開放性和對現代編程工具的支持而受到指責。存儲和評估工業機械的原始數據從來不是PLC的強項。邊緣應用的生態係統這就是為什麼用戶經常在流程附近放置額外的計算資源和傳感器來收集和分析數據,並實時創建可操作的信息。隨著集成分析需求的增長,工業應用中的邊緣計算概念誕生了。

今天,工業優勢是一個可以為現有自動化係統增加價值的平台。這種價值不僅來自於托管應用程序進行近過程分析,還來自於集中推出應用程序和管理工廠車間現場設備的能力。這些特性非常重要,因為隨著自動化解決方案越來越多地由軟件定義,以及用戶部署更多的自製應用程序,車間軟件的數量將顯著增長。

與傳統的自動化係統不同,IT係統建立在開放標準之上,提供廣泛的產品,從而創造健康的競爭,從而減少供應商鎖定。隨著用戶遷移到開放的虛擬架構,Edge解決方案繼續這種開放和獨立於供應商的精神是很重要的。

在邊緣管理應用程序和設備

中型公司的IT管理員通常管理數百甚至數千個設備。他們的目標是通過維護網絡、安裝新的硬件和軟件以及管理網絡安全來確保計算資源的可用性。這些任務中的大多數都是自動化的,這個過程被稱為“編排”。隨著工廠係統添加更多的軟件和智能設備,它們變得更像IT係統,需要以類似的方式進行管理。

在IT和OT的交界處,Industrial Edge是執行編排任務(如應用程序管理(AM)和設備管理(DM))的合適位置。AM管理配置和運行時軟件的部署,並跟蹤版本。後者在受控行業(如製藥)的驗證過程中至關重要。DM為工業設備的配置和固件版本跟蹤執行類似的任務。此外,Edge平台功能還可以包括用戶管理(用戶訪問和特權)和配置管理(確定網絡上允許哪些設備)。

西門子工業優勢:麵向邊緣和雲端應用和設備的開放生態係統

Edge和雲一起發展,特別是在不斷增長的工業應用市場上。雖然傳感器和嵌入式pc在Edge上收集和處理數據,但許多工業應用程序都有基於雲的組件,可以處理、存儲這些數據並與其他利益相關方共享這些數據。

隨著2019年收購一個邊緣計算平台,西門子推出了一個創建開放生態係統的解決方案邊緣應用的生態係統用於托管和管理邊緣應用程序和設備。Siemens Industrial Edge通過容器化封裝、部署和編排應用程序,允許終端用戶在邊緣或內部服務器上運行應用程序,而無需任何特定的硬件配置。使用Docker容器化,用戶可以將雲應用程序從中心位置擴展到工廠中的邊緣設備,從而更容易管理大規模的、地理上分布的基礎設施。對於那些尋求一種更標準化、更簡單的方式來部署和管理安裝在世界各地的機器的機器製造商來說,這種模式特別有吸引力。

西門子為工業優勢提供的產品已經發展成為一個完整的硬件和軟件解決方案生態係統,為自動化係統添加了“車間IT”功能。

邊緣管理

IEM (Industrial Edge Management)是用於在Edge上部署和管理軟件以及管理Edge設備的工具。

對應用程序嚴加控製

IEM工具幫助用戶在容器中部署和管理軟件。集裝箱化在IT界非常流行,並且越來越多地用於工業應用程序,它允許軟件可靠且統一地運行,而不管它部署在哪裏。所有的應用程序,包括客戶個人應用程序和來自生態係統合作夥伴的第三方應用程序,都使用Kubernetes監控在單獨的容器中進行虛擬管理。這類似於在虛擬機(VM)中運行應用程序,隻不過容器占用的空間要小得多,因為它們共享主機的操作係統(OS),而不是在每個VM中運行一個操作係統。使用容器化引擎的單個主機與其他容器共享操作係統內核,而每個容器都保持自己獨立的用戶空間。即使應用程序崩潰,係統的其他部分也不會受到影響。這可以減少開銷,更有效地使用資源,並提高係統性能和可用性。

邊緣應用的生態係統

集裝箱化應用程序的獨立性和緊湊的尺寸意味著它們可以快速無縫地從一個主機傳輸到下一個主機,無論是公共雲、私有雲(本地)還是Edge。IEM允許用戶跟蹤每個應用程序的版本和配置,這是受監管行業的必備功能。

跟蹤設備

IEM的另一個關鍵特性是設備管理和標準IT實踐,隨著連接設備的數量快速增長,該實踐正在工業世界中被采用。使用Edge Device Builder工具包,智能設備通過安裝集成的和行業準備好的固件,成為“邊緣啟用”。一旦它們被集成到Siemens Industrial Edge Device環境中,就可以通過集成配置工具對設備進行配置,該工具支持豐富的功能,如用戶和訪問管理以及安全,以確保操作的便捷性。典型的設備類型包括不同性能級別的plc和ipc,到虛擬機和基礎設施設備(如交換機)。

工業前沿應用的開放市場

邊緣應用的生態係統用戶可能會選擇配置和部署他們自己的應用程序,但許多人會希望利用可以從Siemens Industrial Edge Marketplace購買和下載的商用應用程序。這個在線應用商店提供了西門子創建的各種解決方案,例如,分析、數據存儲、連接、預防性維護和能源管理。此外,該應用商店還提供經過西門子測試和批準的第三方應用。該公司預計超過200家合作公司將在工業優勢市場上銷售應用程序。

結論

隨著其角色的演變,工業優勢已成為工業機械的“最後一英裏”。除了提供IT和OT係統之間的連接之外,Industrial Edge現在是OT內部的IT平台,它為自動化係統創建了一個安全的空間,可以像IT係統一樣進行管理,但使用的工具可以考慮工業應用的特定需求和優先級。一些人認為Edge是暫時的,一旦自動化係統成為真正的物聯網設備,它就會消失。但是如果IT和OT的要求不同,Edge會在那裏確保這些要求得到滿足。

對於最終用戶:Edge是管理軟件和設備、計劃公司範圍內的安全更新、管理補丁和通過跨多個工廠站點的集中管理視圖監督操作的地方。以這種方式管理工業係統有望在效率和正常運行時間方麵比目前的方法獲得巨大的收益。

對於機器製造商,設備供應商和係統集成商:Edge已經成為一個完整的IT工廠解決方案的關鍵部分。Edge可以在調試期間使用,以快速和有序的方式推出設備配置和軟件。此外,Edge平台可以作為遠程服務的網關,為售後收入流提供全新的業務模式。

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