工業雲計算技術在工業自動化系統中的作用

前言

在工業設施和運營中引入自動化系統，生產率和準確性的提高使得製造商目前從中受益。例如，當應用自動化時，在汽車中手動安裝活塞的錯誤率從1.5％降低到大約0.00001％。儘管不同類型的工業自動化系統的錯誤率降低了，但仍然存在諸如數據丟失，安全性和維護之類的挑戰。這就是工業雲計算技術的用武之地。

本文將討論：
不同類型的工業自動化系統及面臨的挑戰
工業雲計算技術如何幫助緩解這些挑戰
雲計算技術在增強工業自動化系統中的未來作用

不斷上升的工業自動化系統挑戰

致力於減少車間事故和提高效率是工業自動化背後的重要推動力。因此，使用控制系統（例如機器人，自動傳送帶系統和自動設備的使用）被譽爲工業4.0的先驅。現如今，存在不同類型的工業自動化系統。這些不同的系統產生數據，包括固定自動化，可編程自動化和集成自動化系統。而且如果工業自動化的目標是提高效率，那麼這些系統產生的數據的捕獲和分析對於接收業務洞察力和可操作的情報至關重要。雲計算技術的集成提供了一個單一的事實來源，可以在其中操縱工業自動化過程中產生的數據。除了需要處理工業自動化系統數據外，工業自動化系統還面臨其他挑戰。傳統上，工業自動化和控制系統仍然依靠傳統的安全和通信策略來處理感知到的威脅，並且這種做法已經使用了一段時間。但是，隨着在工業環境中引入基於IP的通信，依靠過時的安全工具的風險和脆弱性增加了。增長的部分原因是由於使用了自動網絡攻擊，可以在任何地方發現基於IP的通信中的漏洞。

例如，2016年對烏克蘭一家地區配電公司的工業控制系統的攻擊，使225,000名客戶陷入黑暗。2009年的馬裏波薩(Mariposa)僵屍網絡事件表明，員工的疏忽也被視爲工業自動化系統面臨的風險的一個例子。在這種情況下，一個受感染的USB設備的使用劫持了工廠的工業自動化系統，並且系統恢復過程花費了三週時間才完成。

計劃外停機對工業自動化系統的影響也是企業面臨的重要挑戰。據估計，現在（所有企業）平均計劃外停機成本約爲每小時260,000美元，這也影響使用工業自動化系統的製造商。考慮到這些挑戰，對雲計算技術在工業自動化中的作用的詳細分析必須表明它如何緩解這些挑戰。它還必須考慮在工業自動化系統中包括更多工業物聯網（IIoT）設備，以及雲計算在簡化集成過程中的作用。

雲計算技術的作用

雲計算解決方案的集中特性爲應對工業自動化系統面臨的許多挑戰提供了一個很好的解決方案。雲計算在工業自動化系統中的作用包括：

增強數據分析 –工業自動化系統由數據和數據操縱驅動。例如，使用從初始系統產生的歷史數據來計算確定在準確時間軸上起作用的系統部分的調度操作。利用雲計算技術，可以利用足夠的計算資源實時執行調度計算，以迎合大型數據集。因此，無論自動化系統生成的數據有多大和複雜，雲計算技術都會擴展其計算資源以處理所需的分析。

加強網絡安全措施 –工業網絡安全是一段旅程，因爲構成工業自動化系統的格局不斷變化。IIoT設備，邊緣硬件和各種通信協議的使用日益增多，產生了可以利用攻擊的各種漏洞。在這種情況下，工業雲計算技術提供了可存儲最敏感數據集的集中式環境。這意味着IIoT設備，智能技術和邊緣硬件必須依靠工業雲作爲其抵禦網絡攻擊的最終保護。
網絡安全是雲計算技術供應商擅長的領域之一。這是因爲在工業雲生態系統中不斷進行安全更新，並且可以選擇集成第三方安全信息和企業管理（SIEM）工具來增強安全性。雲計算提供的數據備份還可以簡化因成功違反數據或員工疏忽而導致數據丟失時的恢復過程。

增強工作負載整合 –同樣，工業雲的集中性在有效的工業自動化中扮演着重要角色。在這種情況下，雲計算技術提供了一個絕佳的環境，可以將設施內的多個工業自動化系統組合到一個可擴展且安全的平臺中。這導致處理工業運營的許多IT基礎架構和網絡的減少。這裏的好處包括爲所有工業自動化系統提供單一的事實來源，並降低維護和管理成本。雲計算技術還提供了更簡化或更直接的過程，用於將舊設備集成到自動化系統中

定義工業自動化系統的未來–邊緣，IIoT，AI和ML等新興技術推動着工業自動化的未來。爲了將這些解決方案成功集成到現有的工業自動化系統中，需要在實施之前模擬它們的效果。在重新設計傳統工業自動化系統之前，雲計算技術與數字孿生技術一起爲測試，分析和仿真提供了直觀的環境。

結論

由於全球約有一半的工業自動化系統面臨網絡攻擊，並且IIoT設備在車間中的集成度不斷提高，因此，工業雲的作用不可低估。這就是工業利益相關者打算從2020年至2021年將其對雲計算技術的採用率提高45％的原因。通過正確實施，工業雲將有助於減少工業自動化系統當前面臨的挑戰，併爲採用Industrie 4.0自動化模型提供理想的平臺。

附錄：EXOR統一的整體架構

• 通過配置工具允許PLC通過串口或以太網連接到HMI或eXware
• 使用標準瀏覽器查看JM4web系統數據
• 使用JMobile Studio升級HMI和eXware上的項目
• 使用JMobile客戶端作爲遠程客戶端訪問HMI或eXware
• Corvina Cloud內的eXware和eX700可以同時連接到Azure，AWS等公共雲服務