Innovatie & Strategie

Netwerken
smartphone

Edgesystemen als brug naar convergentie OT en IT

De smartphone als voorbeeld voor OT-IT-samensmelting

 

© CC0: Pixabay.com,  Funky Focus
6 januari 2020

De smartphone als voorbeeld voor OT-IT-samensmelting

 

Veel dataverwerking vindt tegenwoordig buiten de datacenters plaats. Maar we kunnen de belofte van flexibele edge-to-cloudomgevingen pas waarmaken als we operationele technologie (OT) samenvoegen met informatietechnologie (IT), vindt Clemens Esser. Hoe realiseer je als organisatie deze convergentie tussen IT en OT en waarom is een smartphone een goed voorbeeld?

Veel relevante data worden op verschillende locaties gegenereerd. Denk bijvoorbeeld aan data uit verschillende fabrieken, op olieplatformen of in voertuigen. Traditioneel gezien worden deze data teruggestuurd naar een cloud of datacenter, maar steeds vaker worden de data al op locatie verwerkt, zodat medewerkers direct met de insights aan de slag kunnen. Dit noemen we edgecomputing: de dataverwerking verschuift van datacenter naar locatie. Veel bedrijven willen een totaaloverzicht van alle bedrijfsdata, bijvoorbeeld vanuit alle verschillende fabriekslocaties. Dat wordt een edge-to-cloudomgeving genoemd, waar alle edgedata dus in één oogopslag samenkomen.

Rond 2020 worden naar verwachting wereldwijd 30 miljard intelligente sensoren per jaar verkocht. We leggen data overal vast, bijvoorbeeld op olieplatforms, maar ook in voertuigen of productiemachines en fabrieken: aan de edge dus. De mogelijkheden van deze sensoren zijn grenzeloos. Door gebruik te maken van algoritmen voor machine learning en andere analyses, creëren we met deze data de basis voor echte edge-to-cloudbeleving, waar je het totaaloverzicht van de data van een bedrijf krijgt.

Hierdoor ontstaat een allesomvattend overzicht en ontstaan er mogelijkheden om met kunstmatige intelligentie processen te sturen op basis van informatie die is verkregen uit alle mogelijke bronnen. Zelfs bronnen die tot voor kort niet waren aangesloten en daarmee werden vergeten waren in een holistisch overzicht. Dit leidt tot lagere kosten (efficiency), hogere productie en omzet en nieuwe services.

Terug naar decentralisatie

Centralisatie werd de afgelopen jaren een steeds groter begrip. Op een gegeven moment moest ‘alles in de cloud’ gebeuren. Inmiddels maken veel bedrijven juist een koerswijziging richting decentralisatie. Gartneranalisten voorspellen zelfs dat over zes jaar driekwart van de bedrijfsdata buiten datacenters wordt gegenereerd en verwerkt.

Toen de cloud opkwam, gingen velen ervan uit dat de data die met internet of things (IoT) werden gemaakt, daar ook verwerkt zouden worden. Maar nu blijkt dat de overdracht van sensordata naar de cloud (en terug) traag, duur en onveilig is. Aan de rand van het netwerk is er een beveiligingsrisico, omdat de oudere componenten niet voor een netwerk zijn gemaakt, maar ook de bandbreedte is vaak beperkt en het is bovendien prijzig om grote hoeveelheden data via het netwerk naar de cloud te sturen.

Cloudlet

De eerste concepten van de nieuwe verschuiving naar decentralisatie tonen dat we een tussenstop nodig hebben: de cloudlet. Cloudlets zijn vaak mini-edgedatacenters: kleine, robuuste racks die bijvoorbeeld in fabrieken of op booreilanden draaien en voorzien zijn van eigen koeling en eigen stroomvoorzieningen. Niet alleen om data te bewaren en door te sturen, maar om de data aan de edge te verwerken. 

In veel gevallen is het noodzakelijk om een edgesysteem fysiek dicht bij de databron te plaatsen om sensorgegevens in realtime vast te leggen, te normaliseren en te analyseren. Acties worden ter plaatse geïnitieerd en andere waardevolle data worden via de edge of de cloud doorgestuurd naar het datacenter. De huidige gateways nemen die rol niet meer op zich, omdat ze te weinig reken- en opslagcapaciteit bezitten.

Edgesystemen moeten hun kleine fysieke omvang behouden, maar ook, rekening houdend met applicaties, de mogelijkheid bieden om IoT-toepassingen, analyses en datamanagement te kunnen draaien die gelijk zijn aan de software in een datacenter. Maar je wilt niet op elke locatie dezelfde IT-systemen plaatsen als in het centrale datacenter. Convergentie van de systemen met zowel de operationele technologie (OT) als de informatietechnologie (IT) is een noodzakelijke volgende stap.

Edgesystemen: de brug naar OT- en IT-convergentie

De convergentie van OT en IT helpt om fysieke processen net zo flexibel, intelligent en autonoom te maken als virtuele processen. Het opzetten en uitvoeren van een compleet edgesysteem van dit type is complex. Het vereist een orkestratie van een groot aantal verschillende componenten. Voorbeelden: industriële systemen met sensoren en besturingssystemen, adapters en drivers en middleware voor communicatie tussen OT- en IT-systemen. Daarnaast standaard-IT-toepassingen aan de rand van het netwerk, in het datacenter en in de cloud. Verder werken edgesystemen in een omgeving vol vreemde technologieën en slechte omstandigheden, zoals een fabriek. Vaak ontbreekt gekwalificeerd personeel op locatie om dit op te zetten en te onderhouden.

Daarom vraagt OT-IT-convergentie om een nieuwe aanpak. Een echt schoolvoorbeeld hiervan zit in je broekzak: je smartphone en zijn vele apps.

Als een smartphone: alles in één hand

Voordat de smartphone bestond, gebruikten we een overvloed aan apparaten om afzonderlijke taken te ondersteunen. Met de telefoon voerden we telefoongesprekken, een walkman speelde onze muziek, een camera maakte foto's en met een zaklamp zochten we naar onze sleutels in het donker. Toen kwam Appleoprichter Steve Jobs met de iPhone, en zijn ideeën veranderden radicaal de gebruikssituatie op drie gebieden. Ten eerste integreerde Jobs de telefoon, muziekspeler, camera, zaklamp en andere functies fysiek tot één apparaat. Ten tweede creëerde hij een ecosysteem van apps voor nieuwe manieren om deze fysieke componenten op creatieve wijze te gebruiken. Ten derde maakte hij het apparaat gebruiksvriendelijk voor iedereen.

Dit smartphonemodel kun je ook toepassen op de vele fysiek afzonderlijke systemen en apparatuur van de edge, die zo samen een digitaal-fysieke industriële omgeving vormen.

Ondanks alle inspanningen zijn de meeste industriële omgevingen nog steeds overwegend stug en heterogeen. Daarom moeten geconvergeerde edgesystemen een breed scala aan opties bieden voor de communicatie met OT-systemen. Denk aan digital I/O, CAN-bus, Modbus of PROFINET, zowel via een multiprotocolstandaard zoals PXI als via speciale adapters. API’s en field-programmable gate arrays (FPGA’s) maken het ook mogelijk om OT-adapters op maat te maken, inclusief de implementatie van PLC's op het edgesysteem.

Door de OT-functies te combineren met de IT-verwerking en -storage – allemaal in hetzelfde systeemchassis – creëren we daadwerkelijk geconvergeerde edgesystemen. Met andere woorden: een smartphone, maar dan voor de hele bedrijfsomgeving.

Applicatieontwikkeling zonder codering

Net als bij smartphones wordt de daadwerkelijke waarde van geconvergeerde edgesystemen gecreëerd door de apps die verschillende OT- en IT-componenten combineren tot zinvolle processen. Denk aan videokwaliteitscontrole in de productie. Een videocamera legt de producten op een transportband vast. Een machinelearningprogramma detecteert productfouten op basis van video-opnamen en activeert een impuls om het defecte product van de transportband te duwen.

Tegenwoordig programmeren we dit soort OT/IT-interactie vaak handmatig en daardoor nemen tijd, kosten en veiligheidsrisico’s toe. Een oplossing? No-code workflow engines. Databronnen, adapters, drivers, middleware, applicaties en besturingssystemen koppel je aan een workflow door grafische symbolen in een platform naar elkaar te swipen. Uit een applicatiecatalogus selecteer je de benodigde analytics en IoT-toepassingen, en zet je alles sneller en met een kleinere foutmarge op.

Fabrieksrevolutie

De uitvinding van de geconvergeerde smartphone bracht een revolutie teweeg die ons leven en onze economie veranderde. Hetzelfde gebeurt met geavanceerde OT- en IT-systemen als we de efficiëntie en groeibeloften van het industriële IoT willen waarmaken. Fysieke OT-IT-convergentie, no-code app platforms en een waterdicht systeembeheer vormen de sleutel tot het bereiken van dat doel.

Magazine AG Connect

Dit artikel is ook gepubliceerd in het magazine van AG Connect (decembernummer 2019). Wil je alle artikelen uit dit nummer lezen, klik dan hier voor de inhoudsopgave.

Lees meer over Innovatie & Strategie OP AG Intelligence
Reactie toevoegen
De inhoud van dit veld is privé en zal niet openbaar worden gemaakt.