Juli 2021 Gastcolumn: Moeten OT-topmanagers Cloud adopteren? Een strategische beslissing voor moderne netwerken

28 juli 2021

De verschuiving van waar rekenfunctionaliteit plaatsvindt, heeft de afgelopen decennia gevarieerd van gecentraliseerd (herinner u platforms zoals mainframes en thin clients?) naar gedistribueerd. Recentelijk is er veel over de opkomst van Edge Computing. In plaats van een eindstaat, is dit gewoon een nieuwe mijlpaal in de lopende evolutie van system-of-systems-architecturen. In dit artikel ga ik een argument maken voor een verschuiving, over tijd, terug naar de Cloud.

toen Industry 4.0 begon, was het primaire concept echt over software-defined everything. De vierde industriële revolutie was verwacht om nog meer automatisering te leveren dan de derde revolutie door de fysieke en de digitale werelden te bruggen. Het bereiken van dit vereiste een verschuiving van gecentraliseerde, vaste industriële besturingen naar degene die konden aanpassen aan veranderende marktbehoeftes en/of feedback van de omgeving zelf. Wat dit betekende was een verschuiving naar software-gedefinieerde systemen. De PLC's die voorgesteld werden als een fysieke input met IOs, zullen nu een container-workload zijn op een groot platform. Op een veel hoger niveau, verandert dit inherent hoe de fysieke, digitale en mensen interacteren. Machines opgebouwd uit toegewijde controllers die niet geüpdatet of gewijzigd worden, zullen nu aangedreven worden door software-gedefinieerde industriële PCs die zowel de machines kunnen drijven als hun omgeving begrijpen en aanpassen.

Er is grote innovatie gaande bij cloud-providers nu. Men zou kunnen zeggen dat we in de Cloud Wars zijn. Als ik me focuseer op Noord-Amerika en Europa voor een moment (d.w.z. het ecosysteem in China met Ali Baba, Baidu en Tencent uitsluit), duwen de drie leidende cloud-providers vooruit met steeds innovatieve en complete producten. Ze hebben ook de zorg van eindklanten herkend om gebonden te zijn aan een enkele cloud-provider. Als voorbeeld, Google's Anthos softwareplatform, aangekondigd in 2019, biedt een enkele, consistente manier van het managen van Kubernetes-workloads over on-prem en publieke cloud-omgevingen.

Voor de OT-topmanager biedt connectiviteit met dit type functionaliteit verleidelijke vooruitzichten voor systeemeffectiviteit via toegang tot diverse diensten, inclusief data lakes, streaming analytics, dataopslag, IoT-beveiligingsbeheer, en monitoring. We horen van klanten dat de implementatie van vergelijkbare functionaliteit on-prem twee tot drie keer duurder kan zijn. We geloven dat de kostenkloof zal blijven groeien.

IT-organisaties in bijna elke industrie zijn aan het overstappen of hebben overgestapt op het benutten van cloud-diensten. OT-operators zijn echter traag geweest in het adopteren van cloud-gebaseerde technieken. Hoewel het verplaatsen naar de Cloud de OT-operator ontlast van onderhoudstaken zoals provisioning, installatie, updates, en patches, willen ze nog steeds controle behouden en de dreiging van cyberbeveiligingskwetsbaarheden beperken. Deels is het omdat dit gesprek botst met de cultuur ingebakken in OT-leiders om weg te blijven van de invloed van IT-organisaties en zo onafhankelijk mogelijk te blijven voor procurement-ondersteuning en beheer van hun technologie-infrastructuur.

Sommige operators realiseren zich dat in het gezicht van toenemende kostendruk, het verplaatsen naar de Cloud hun operaties kan vereenvoudigen en hen in staat kan stellen flexibeler op te schalen en af te schalen. In de productie-industrie hebben we meer in het publieke domein gezien van Microsoft en zijn klantenbasis die bouwt op een fundament van decennialange business- en leveranciersbekendheid rond Windows®-technologie. Dit is aanvankelijk gefocust op predictief onderhoud en kwaliteitsverbetering use cases.

1. De voedingsmiddelenindustrie, verpakkingspionier Tetra Pak, zet nieuwe, digitale tools in die zijn cloud-verbonden machines in staat stellen om precies te voorspellen wanneer apparatuur onderhoud nodig heeft. Door verpakkingslijnen te verbinden met de Microsoft Azure Cloud, kan Tetra Pak operationele data verzamelen om geïnformeerde onderhoudstiming te voorspellen.
   
   
2. Fabrikanten hebben een nieuwe benadering voor het behouden van kwaliteit in hoge-volume productieomgevingen dankzij de aankomst van bekwame en kosteneffectieve kunstmatige intelligentie (AI). Operators kunnen camerafeeds in realtime analyseren om defecte widgets te identificeren en te taggen, hetzij fysiek hetzij virtueel. Potentieel is het mogelijk geworden om elk onderdeel dat van de lijn komt te inspecteren – iets dat noch economisch noch praktisch was met menselijke operators. Deze oplossing is met name waardevol in de productie van complexe automobielcomponenten, prijsgevoelige, hoge volume en frequent veiligheidskritische.

De cloud-operators hebben diverse IoT-strategieën aangeboden bedoeld om de zorgen aan te pakken, maar OT-operators zien nog steeds een kloof tussen wat nodig is om aan hun eisen te voldoen en de beschikbare architecturen. Gelukkig kunnen nieuwe architecturen de operators toe laten hun cake te hebben en op te eten. De keuze van de juiste systeemarchitectuur zal ervoor zorgen dat hun huidige operaties niet beïnvloed worden en toch kunnen profiteren van alle data-gebaseerde optimalisatie, namelijk:

1. Door software en hardware te decouplen, daalt de kosten van onderhoud en upgrade significant
2. Systemen kunnen veel flexibeler zijn en reageren op veranderende eisen met significant lagere kosten, risico en tijd.
3. Systemen worden observeerbaar, wat de mogelijkheid opent om data te verzamelen, unieke insights te leveren en closed-loop optimalisaties.

De uitdaging is om deze capaciteiten te leveren terwijl de vitale essentiële attributen van het OT-netwerk behouden blijven, inclusief systeem-uptime, deterministische realtime-functionaliteit en immuniteit tegen cyberaanvallen.

De architectuur die dit type systeem vereist is wat we refereeren als "Mission Critical Edge" veilig combineren van de schaalvoordelen van IT-infrastructuur met de betrouwbaarheid, deterministische realtime-gedrag van embedded-platforms. Attributen omvatten;

1. Airgapping: Systeemarchitecten moeten precies CPU, geheugen en IO-resources definiëren en toewijzen aan specifieke virtuele machines. Deze VMs moeten geïsoleerd zijn van elkaar inclusief de northbound en southbound connectiviteit. Dit stelt OT- en cloud-applicaties in staat om op hetzelfde systeem te resideren
2. OT Beheerbaarheid: Het systeem moet flexibel zijn op het beheer en de controle van de configuratie en setup. Terwijl het systeem lokaal beheerd moet worden, moeten specifieke workloads geüpdatet en beheerd worden door de Cloud.
3. Prestaties: Realtime-prestaties moeten gegarandeerd zijn voor workloads zoals PLC's, PAC's en ECU's. Dit betekent dat het systeem dat de cloud-workloads op de shopfloor host, ook een toegewijde partitie kan hebben die de backup kan zijn voor een fysieke PLC.
4. Hoge Beschikbaarheid: Hoge beschikbaarheid geïmplementeerd op verschillende niveaus, binnen een enkel systeem, over twee systemen in een cel, en over een gehele productielijn.
5. Orchestratie Framework Integratie: De edge-systemen moeten werken met ofwel lokale of cloud-gebaseerde management-frameworks. Bijvoorbeeld, systemen over een fabriek moeten een deel van hun workload toewijzen om Kubernetes-clusters te vormen.

Concluderend, de mission-critical edge-architectuur kan OT-operators in staat stellen cloud-verbonden diensten en workloads op hun fabrieksvloer te deployen zonder hun huidige operaties te beïnvloeden. Dit wordt bereikt door edge-systemen op de fabrieksvloer in te stellen om meerdere airgapped workloads te draaien inclusief realtime, AI/ML, beveiliging etc. Bovendien kunnen de airgapped workloads gecombineerd worden om Kubernetes-georchestreerde container-workloads te draaien.

Pavan Singh, VP Product Management, Lynx Software Technologies