Monitoren van industriële it blijft noodzaak

Convergentie doet zich binnen praktisch alle technologische domeinen gelden. Industriële it is daar geen uitzondering op. Beheerders van fabrieksvloeren en productielijnen moeten spitsroeden lopen om een oplossing te vinden voor de nieuwe problemen die het met zich meebrengt. Om het werkbaar te houden, kunnen ze niet zonder integrale monitoring.

Voor we hierop ingaan, eerst een toelichting op wat convergentie precies voor industriële it betekent.

Digitalisering en convergentie
Digitalisering heeft de afgelopen decennia voor een transformatie van het technologische landschap gezorgd. Nieuwe elementen worden continu toegevoegd aan de it-infrastructuur. Dit heeft twee gevolgen. Ten eerste dwingt dit modernisering af van eerder geïsoleerde onderdelen. Ten tweede moeten deze oudere onderdelen verbinding kunnen maken en communiceren met de nieuwere componenten. Het resultaat: convergentie van ongelijksoortige technologieën.
In het geval van industriële it heeft deze convergentie betrekking op drie aspecten: operationele technologie, informatietechnologie en het industrial internet of things.

Operationele technologie (ot)
Wiki definieert ot als hardware en software die wijzigingen detecteren of veroorzaken, op basis van directe monitoring en/of besturing van industriële apparatuur, bedrijfsmiddelen, processen en gebeurtenissen.

Ot omvat industrial control systems (ICS) zoals supervisory control & data acquisition (scada)-systemen, programmable logic controllers (plc’s), remote terminal units (rtu’s), industriële pc’s (ipc’s) en distributed control systems (dcs), om er slechts een paar te noemen. Veel van deze systemen en platforms hebben altijd een gesloten en geïsoleerd karakter gehad. Omdat ze niet bijster veel met de ‘buitenwereld’ hoefden te communiceren, maken ze gebruik van hun eigen standaarden en protocollen.

Informatietechnologie (it)
Dit is de ‘traditionele’ infrastructuur die je in elke it-omgeving aantreft. Hij bestaat uit routers, servers, switches, domeincontrollers en andere hardware en software die voor de gegevensoverdracht nodig zijn.

Industrial internet of things (iiot)
Sinds het begin van de digitale transformatie is er sprake van een gestage groei van het aantal verbonden en ‘smart’ apparaten binnen fabrieksomgevingen. Dit omvat onder meer apparatuur voor slimme automatisering en sensoren voor het monitoren van omgevingsfactoren, zoals de temperatuur en luchtvochtigheid.

Digitalisering is ook een drijvende kracht achter de retrofitting van bestaande oplossingen. Dit houdt in dat bestaande machines slimmer worden gemaakt door de toevoeging van iiot-apparatuur.

Ontwikkelingen aan de rand

It en ot waren vroeger strikt gescheiden binnen de fabrieksinfrastructuur. Technici bekommerden zich om alle ot-aspecten, en systeembeheerders droegen zorg voor alle it-aangelegenheden. Deze systemen waren tot voor kort niet of nauwelijks met elkaar verbonden. Maar nu zet digitalisering aan tot convergentie.

Data vormt de sleutel tot effectief beheer van productieprocessen. Die moet op alle niveaus worden verzameld, geanalyseerd en ingezet. Dat geldt voor alles: van data van de productievloer tot data over de faciliteit zelf. Dat betekent dat apparaten zoals plc’s die eerder in isolatie verkeerden nu verbonden moeten worden met systemen voor de verzameling van gegevens.

Hiervan zijn voorbeelden te over. Nieuwe industriële pc’s, rtu’s en plc’s maken gebruik van protocollen voor de communicatie met clouddiensten en andere systemen voor het verzamelen van data. Wat de hardware zelf betreft is er eveneens sprake van een sterke consolidatieslag. Individuele computers (zoals industriële pc’s) kunnen inmiddels dezelfde taken uitvoeren die vroeger om de inzet van verschillende hardwarevoorzieningen vroegen.

Dit alles heeft ervoor gezorgd dat de industriële apparaten die aan de netwerkrand worden gebruikt zijn uitgegroeid tot punten voor het verzamelen van data die met verschillende systemen zijn verbonden. Daarmee vertegenwoordigen ze een kerncomponent van een oplossing voor het monitoren van de infrastructuur. Gartner noemt ze ‘iot-gateways’ en kent daar de volgende definitie aan toe: ´Een industriële iot-gateway vormt een brug tussen een veldnetwerk en een iot-platform (of soms een bedrijfsapplicatie). Industriële iot-gateways kunnen worden gezien als punten voor het verzamelen van data ter ondersteuning van apparatuur in het veld of draadloze netwerken. Ze bieden lokale it- en opslagmogelijkheden en een user interface voor de verwerking van gegevens en het systeembeheer.”

De rol die deze apparaten en gateways aan de netwerkrand vervullen maakt hen tot een kerncomponent van elke monitoringstrategie.

Geïntegreerd monitoringdashboard

Convergentie is ook van invloed op het monitoringproces. In het verleden werd de ot alleen gemonitord met behulp van machines, apparaten of een industrieel besturingssysteem. De it werd daarentegen met traditionele monitoringtools bewaakt. Iiot-apparaten zouden hun eigen monitoringdashboard kunnen bieden.

De uitdaging is om verschillende metingen bijeen te brengen in een centrale weergave. Een beheerder van een industriële omgeving waarbinnen sprake is van convergentie kan niet zonder een overzicht van de traditionele it-elementen, van ot-onderdelen zoals gateways en de monitoringresultaten van iiot-apparaten. De beheerder moet in één oogopslag kunnen zien of er een probleem is met een industrieel besturingssysteem zoals een ipc. Statistieken over de raid-status, de opslag, het cpu-gebruik en het toerental van de ventilator kunnen als input dienen voor de preventie van productieonderbrekingen. En hoe zit het met de omgevingscondities? Het is belangrijk om een melding te ontvangen als de vochtigheidsgraad in bepaalde gebieden een drempelwaarde overschrijdt, of als een hoge temperatuur op de ontoereikendheid van koelprocessen wijst. Het stroomverbruik is een andere belangrijke maatstaf.

De noodzaak van een integraal overzicht is slechts een van de vele uitdagingen die convergentie met zich meebrengt. Maar in welke hoek moeten we nu precies naar een oplossing zoeken?

Het antwoord schuilt ten dele in de protocollen en standaarden die een steeds grotere rol beginnen te spelen binnen industriële infrastructuren. Veel industriële besturingssystemen verleenden traditioneel toegang via het protocol snmp, of alleen via veldbusprotocollen zoals Modbus tcp. Mqtt wordt vaak gebruikt voor de upstream communicatie van industriële apparatuur aan de netwerkrand naar een datacenter of de cloud. Binnen fabrieksinfrastructuren wordt ook steeds vaker gebruikgemaakt van opc-ua. Dit is een open service-georiënteerde architectuur voor industriële automatisering die ondersteuning voor meerdere platforms biedt.

Vereisten voor de monitoring

De sleutel tot succes is dus om zoveel mogelijk meetresultaten in één overzicht op te nemen. Een monitoringoplossing moet daarom aan de volgende eisen voldoen:

• De oplossing moet leveranciersneutraal zijn;
• De oplossing moet weten welke communicatieprotocollen en standaarden het vaakst worden gebruikt binnen industriële omgevingen;
• De oplossing moet meldingen verzenden naar het juiste team als er storingen binnen de infrastructuur optreden;
• De oplossing moet dashboards bieden die it-, ot- en iiot-meetresultaten op een en dezelfde locatie samenbrengen, aangevuld met speciale dashboards voor elke gebruikersgroep.

Werk je al met een industriële infrastructuur? Wat zijn je ervaringen met deze steeds sterker geconvergeerde omgeving? Laat het weten in de reacties hieronder.