Evolutie industriële automatisering: Open architecturen omarmen voor flexibiliteit en duurzaamheid

Kort: De evolutie van industriële automatiseringsarchitecturen

Fabrikanten schuiven naar open industriële automatiseringsarchitecturen om flexibiliteit, efficiëntie en duurzaamheid te verbeteren. Traditionele gesloten systemen met proprietaire code beperken schaalbaarheid en interoperabiliteit.

Open automatisering gebaseerd op IEC 61499 stelt hardware-onafhankelijke besturingssystemen en naadloze integratie van legacy en nieuwe technologieën in. Dit ondersteunt snellere softwareontwikkeling, predictief onderhoud en gemakkelijkere datatoegang. Universele automatisering geeft fabrikanten de mogelijkheid om downtime te reduceren, kosten te verlagen en vrijer te innoveren, terwijl cybersecurity en hoge-beschikbaarheidsarchitecturen veerkracht garanderen voor toekomstbestendige operaties.

Naarmate industriële fabrikanten in 2025 meer willen bereiken met minder, verkennen bedrijven geavanceerde automatiseringsarchitecturen om operationele efficiëntie te balanceren met bredere duurzaamheidsverantwoordelijkheden.

Subscribe to PII and receive:

Our long-established bi-monthly digital magazine *Process Industry Informer*, featuring exclusive articles, news and updates across the Process Industries, plus commentary from our three industry experts:

Sean Moran

Gavin Smith

Dave Green

PLUS:

• Process Industry Update — our weekly e-newsletter
• PII Podcast
• Special messages from our advertising partners

Hoewel elke fabrikant anders is en digitalisering benut om individuele doelen te bereiken, zijn er zeker gedeelde doelen die voor de hele sector gelden. Namelijk, downtime minimaliseren, operationele efficiëntie verbeteren, afval (in alle vormen) reduceren, en bijdragen aan de collectieve duurzaamheidsreis van de productie.

Deze doelen presenteren uitdagingen die veranderingen drijven in de aard van industriële automatiseringsbesturingssystemen naar open architecturen op een Operationele Technologie (OT) niveau. Deze evolutie kan waarde leveren aan bedrijven en hun toeleveringsketens.

Wat drijft de behoefte aan open automatisering? De behoefte om het nadeel te overwinnen dat hoewel traditionele proprietair technologieën individueel goed werken, ze vergrendeld en gesloten zijn, met code die niet draagbaar is.

Het is niet haalbaar voor fabrikanten om kritieke activa onmiddellijk te vervangen zodra een geavanceerdere versie beschikbaar is. Dit laat legacy hardware achter met maatwerksoftware, communicatie en hardware, wat gebruikers vasthoudt aan één leverancier. Typische fabrikanten met uiteenlopende systemen van meerdere leveranciers zullen deze uitdaging verergerd zien naarmate ze vorderen in digitale transformatie.

Vele eindgebruikers zullen substantiële herontwerp van industriële automatiserings (IA) systemen vereisen aangezien code geschreven om op legacy hardware te draaien, niet draagbaar of compatibel is met nieuwe generatie hardware. Dit belemmert de digitale transformatie van de Britse productie, wat capaciteiten die efficiëntie zouden verbeteren, achterhoudt achter grote kosten- en tijdsinvesteringen.

Het antwoord is om over te gaan naar open automatisering, zoals algemeen in de IT-wereld. Fabrikanten eisen systemen die software-centrisch en hardware-onafhankelijk zijn, zodat toepassingscode draagbaar is om op een breed scala aan hardware van elke leverancier te draaien. Dit opent communicatie tussen verschillende machines, apparaten en sensoren, waardoor operators efficiënter kunnen werken en meer bereiken met minder.

Dit kan bereikt worden door de IEC 61499 universele automatiseringsstandaard aan te nemen, wat een technologie-enabler is die definieert hoe gedistribueerde applicaties te ontwerpen met 'plug and produce' softwarecomponenten onafhankelijk van de hardware waarop ze uitvoeren.

De standaard wordt geleid door een gemeenschap van automatiseringsgebruikers, technologieleveranciers en academici die het spel van automatisering willen veranderen via de non-profitorganisatie Universal Automation.Org.

Fabrieksingenieurs, systeemintegrators, OEM's, of iedereen betrokken bij de productietoeleveringsketen, die legacy systemen ontwerpen, koppelen en ondersteunen, kunnen de enorme uitgaven die gepaard gaan met het serviceren van individuele activa reduceren, terwijl ze een pad wegwijzen voor continue verbetering.

Bijvoorbeeld, in een volwassen industriële sector als voedings- en drankenproductie, is het gebruikelijk om een mix van nieuwe en legacy activa te zien. Een uitdaging voor voedingsverwerkers is dat consumenten hun aankoopbeslissingen baseren op meerdere factoren, altijd op zoek naar het volgende product of smaak in de snel bewegende sector.

Fabrikanten moeten flexibel en schaalbaar zijn om te reageren op de behoeften van de markt, maar dit kan onmogelijk lijken bij het vechten met proprietair systemen. Open automatisering maakt die flexibiliteit mogelijk met minder tijd besteed aan niet-waarde-gevende taken en meer tijd innoveren.

"De evolutie van automatiseringsarchitecturen drijft fabrikanten naar open, software-centrische systemen die flexibiliteit, efficiëntie en duurzaamheid mogelijk maken."

Dit voorbeeld kan toegepast worden op fabrikanten van elke grootte, die elk product produceren, zoals getoond in ons recente onderzoeksrapport getiteld 'A quantitative comparison of digitised industrial automation'. Dit dekt de resultaten van veldtesten die tonen dat software-engineering drie keer sneller kan worden geleverd via open automatisering voor standaard productiestrategieën, actief flexibiliteit vergrotend.

Industriële automatiseringssystemen momenteel in bedrijf in de Britse productie zijn vaak decennia geleden geplaatst. Ze houden nu fabrikanten tegen om het volledige potentieel van digitale transformatie en de vooruitgang in technologieën en rekenkracht te realiseren. De drang voor hardware-onafhankelijke platforms biedt een kans om geïndustrialiseerde PCs te gebruiken om operationele toepassingscode te draaien.

Deze ontwikkeling maakt de adoptie van zachte PLC's of Edge-controllers mogelijk, wat de convergentie van IT en OT verder aanjaagt. Echter, zelfs met fabrikanten die investeren in edge-computing technologieën om de last van het verzamelen, analyseren en rapporteren van data te hanteren, zullen de voordelen beperkt blijven zonder een open automatiseringsbenadering die data kan hanteren in een enkel agnostisch platform.

Digitalisering van Industriële Automatiseringsarchitecturen

In de industrie zien we brede adoptie van IIoT (industrial internet of things) technologieën die een directe verbetering bieden voor fabrikanten, maar uiteindelijk worden veel tegengehouden om het ware potentieel te realiseren door niet volledig te kunnen committen tot automatisering.

Bijvoorbeeld, het toevoegen van een sensor aan een legacy activum voor real-time dataverzameling zal downtime reduceren door proactief onderhoud te ondersteunen, maar is beperkt zonder interoperabiliteit.

Het delen van diezelfde sensordata via een open automatiseringsplatform breidt die proactieve onderhoudscapaciteit uit door toegang tot data van alle bronnen in het facility, nieuw en legacy. De fabrikant kan die enkele digitale draad gebruiken om geïnformeerde zakelijke beslissingen te nemen om uptime, onderhoud en energieverbruik te verbeteren zonder de kostbare investering van nieuwe kritieke activa.

Het ontgrendelen van de datastroom doorheen een productiefaciliteit heeft de implementatie van meer apparaten aan de netwerkrand gedreven. Dit levert verwerkingskracht nabij de activa om een gedistribueerde architectuur te creëren die verhoogde veerkracht, beschikbaarheid en onderhoudbaarheid biedt.

In vergelijking, traditionele grote, gecentraliseerde besturingsarchitecturen zijn minder in staat om de complexiteit van moderne productieprocessen te hanteren, zeker naarmate die bedrijven schalen en flexibel willen blijven.

Dit heeft een groeiende vraag naar fysieke I/O gecreëerd die moet worden voorbereid op de datagedreven toekomst. Een toekomstbestendige I/O-aanbieding ondersteunt universele automatisering door open Ethernet-protocollen te gebruiken om connectiviteit te leveren aan een verscheidenheid aan apparaten en architecturen voor betere prestaties en beschikbaarheid.

Niet alleen zal dit voordelen bieden op de korte termijn, het vervult een belofte van universele automatisering door een unified framework voor alle automatisering te creëren, wat betekent dat architecturen die vandaag gemaakt worden, kunnen evolueren met toekomstige technologieën, een keer meer fabrikanten in staat stellend om vrij elk element van digitale transformatie te verkennen.

Cybersecurity voor Industriële Automatiseringsarchitecturen

Elke industriële activiteit die vertrouwt op dataconnectiviteit zal altijd met een cybersecurity-kwestie komen en dit is niet gereserveerd voor alleen kritieke infrastructuur. Bedrijven van alle groottes worden steeds vaker aangevallen en naarmate fabrikanten deel uitmaken van complexere toeleveringsketens, neemt het aanvalsoppervlak toe.

Net zoals universele automatisering all-omvattend is, moet ook cybersecurity dat zijn, met een strategie die mensen, technologie en operaties integreert. Alleen omdat de datastroom is geopend, betekent niet dat er databeschermingsgaten hoeven te zijn, zelfs niet met legacy activa die kwetsbare besturingssystemen kunnen hebben.

Dit heeft de noodzaak gedreven voor oplossingen die gecertificeerd zijn door de IEC62443 cybersecurity-standaard om potentiële kwetsbaarheden in industriële systemen te beschermen, terwijl duidelijke richtlijnen worden gegeven over de verantwoordelijkheden voor elk niveau.

Het realiseren van het potentieel van universele automatisering en digitale transformatie betekent dat cybersecurity moet worden overwogen verder dan processen en procedures om elk activum of product dat aan het netwerk wordt toegevoegd, te omvatten.

Door te decentraliseren en geavanceerde functies aan te nemen, zullen fabrikanten veilige data-uitwisseling zien die risico's vermindert en de algehele veerkracht verbetert, zelfs naarmate cyber-aanvallen complexer worden. Dit is essentieel voor fabrikanten die de voordelen van universele automatisering willen zien geminimaliseerd risico, altijd rekening houdend met de behoeften van de toekomst terwijl directe voordelen worden ontgrendeld.

"Open automatiseringsarchitecturen ontgrendelen interoperabiliteit, waardoor fabrikanten legacy en nieuwe technologieën naadloos kunnen integreren voor grotere efficiëntie en innovatie."

Hoge beschikbaarheidsarchitectuur

Ongeplande downtime vertegenwoordigt een enorme kostenpost voor fabrikanten van alle groottes. Het Performance in Focus 2024 rapport toont dat de gemiddelde uurlijkse kosten van downtime op £5,471,95 staat, wat de noodzaak drijft voor predictief onderhoud en de open automatisering die het mogelijk maakt.

Om deze uitdaging aan te pakken, en hoge beschikbaarheidsarchitecturen te faciliteren waar downtime niet getolereerd kan worden, kunnen fabrikanten een mix van technologieën gebruiken zoals hot-standby processors, redundante switches, redundante I/O, redundante voedingen, module hot-swapping, Change-Config-On-The-Fly (CCOFT), Fast Device Replacement (FDR) ingebouwde diagnostiek, en ring-netwerktopologie.

Toekomst van industriële automatiseringsarchitecturen

Open en universele automatisering vertegenwoordigt de toekomst van industriële architecturen, ondersteunend fabrikanten naarmate ze zoeken om meer te bereiken met minder in 2025. De toekomstbestendige benadering geeft faciliteiten van alle groottes en specialisaties de mogelijkheid om continu te innoveren en te optimaliseren, ver kijkend dan enkele technologie-implementaties en het volledige potentieel van digitale transformatie realiserend. Universele automatisering speelt een steeds belangrijker rol in de Britse productie naarmate het zijn operaties blijft digitaliseren om op wereldschaal te concurreren.

Veelgestelde vragen: Industriële Automatiseringsarchitecturen

Wat drijft de beweging naar open automatisering?
Fabrikanten hebben flexibele, interoperabele systemen nodig die niet vastzitten aan één leverancier

Wat is IEC 61499?
Een standaard die plug-and-produce softwarecomponenten mogelijk maakt onafhankelijk van specifieke hardware

Hoe helpt open automatisering digitale transformatie?
Het stelt legacy en nieuwe systemen in staat om te verbinden, wat snellere upgrades en grotere innovatie mogelijk maakt

Wat zijn de voordelen voor fabrikanten?
Verminderde downtime, snellere softwareontwikkeling, betere schaalbaarheid en verbeterde efficiëntie

Waarom is hardware-onafhankelijke architectuur belangrijk?
Het stelt dezelfde toepassingscode in staat om op verschillende apparaten te draaien, wat flexibiliteit verbetert en kosten verlaagt

Wat is universele automatisering?
Een beweging die open, interoperabele automatiseringssystemen promoot, gedreven door een wereldwijde gemeenschap van gebruikers en leveranciers

Hoe ondersteunt open automatisering predictief onderhoud?
Het ontgrendelt real-time data van alle apparaten, wat proactieve onderhoudsbeslissingen mogelijk maakt

Hoe kunnen fabrikanten cybersecurity in open systemen garanderen?
Door IEC 62443-gecertificeerde technologieën aan te nemen en end-to-end cybersecurity-strategieën op te bouwen over mensen, processen en activa

Wat is de rol van edge computing in moderne architecturen?
Het verwerkt data nabij activa, wat snelheid, veerkracht verbetert en afhankelijkheid van gecentraliseerde systemen vermindert

Hoe beïnvloedt open automatisering downtime-kosten?
Het maakt hoge beschikbaarheidsarchitecturen en predictieve strategieën mogelijk om dure ongevplande downtime te minimaliseren