उद्योग 4.0 के संक्रमण के चेहरे में, व्यावहारिक निर्माता व्यस्त योजना बनाने और भविष्य के निर्माण का निर्माण करते हैं जो कि आपरेशन प्रौद्योगिकी (ओटी) के साथ सूचना प्रौद्योगिकी (आईटी) को जोड़ती है। दोनों क्षेत्रों में, स्मार्ट सिस्टम की एक नई पीढ़ी का उत्पादन, संचालन में सुधार, ग्राहक सहायता बढ़ाने और थिंग्स (आईआईओटी) के औद्योगिक इंटरनेट से वास्तविक समय डेटा का विश्लेषण करने के लिए बनाया गया है।
चीजों के इंटरनेट (आईओटी) की सबसे सरल अवधारणा एक एम्बेडेड प्रणाली के माध्यम से व्यापक दुनिया से कनेक्ट करना है, और व्यापक स्तर पर इसमें डेटा विश्लेषिकी (आम तौर पर बादल में किया जाता है), मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन और सुरक्षा शामिल है चुनौती यह है कि निर्माताओं को चार अनिवार्य औद्योगिक आईओटी प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने की आवश्यकता है: वेब प्रौद्योगिकियां, प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी, यूजर इंटरफेस प्रौद्योगिकियों और सुरक्षा प्रौद्योगिकियां
इंटरनेट की समयावधि
आईटी और ओटी कनेक्ट करने वाले नेटवर्क को समायोजित करके ही दो नेटवर्क एकजुट होते हैं, क्योंकि इस क्षेत्र की क्षमताओं में भिन्नता है और उनके नेटवर्क अलग-अलग हैं। आईटी दुनिया में सिस्टम शामिल हैं जो डेटा को उपयोगी जानकारी में परिवर्तित करते हैं निर्माताओं के लिए, इसमें न केवल आम प्रणालियां शामिल हैं जैसे कि वित्त, ई-मेल और ग्राहक संबंध प्रबंधन प्रणालियां, बल्कि विनिर्माण-विशिष्ट प्रबंधन योजना और रसद प्रणालियां जो कंप्यूटर आधारित हैं और आवश्यक वास्तविक समय नहीं हैं सशर्त, आईटी नेटवर्क 'सबसे अच्छा प्रयास' आम ईथरनेट तकनीक का उपयोग कर सकते हैं
ओटी क्षेत्र उत्पादों, सिस्टम, और प्रक्रिया की निगरानी और औद्योगिक ईथरनेट प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए कारखाने के कार्यप्रवाह प्रबंधन के लिए वास्तविक समय एम्बेडेड सिस्टम में कच्चे माल परिवर्तित करने, तत्काल प्रतिक्रिया और पुराने के उपयोग प्रदान करने के लिए मानक ईथरनेट का समायोजन भी शामिल है औद्योगिक संचार प्रोटोकॉल कार्रवाई करने के लिए। दुर्भाग्य से, कई औद्योगिक ईथरनेट प्रोटोकॉल न कर सकते हैं एक दूसरे के साथ अंतर-संचालित हो, यह मानक ईथरनेट के साथ interoperate नहीं कर सकते हैं इस प्रकार, बड़े पैमाने पर प्रौद्योगिकी प्रदाता के विकास को सीमित करने नवाचार की गति को धीमा एक मशीन में कारखाने विभिन्न औद्योगिक ईथरनेट से जुड़ा हो सकता है, प्रत्येक एक विशिष्ट नेटवर्क प्रोटोकॉल चल रहा है, अलग नियंत्रण कार्यों, चित्र 1 में दिखाया गया है निर्माता प्रवेश द्वार परिनियोजन करना होगा लागू करने के लिए, अलग-अलग नेटवर्क संचरण डेटा, या आईटी प्रणालियों के लिए हस्तांतरण डेटा के बीच।
कारण इन सीमाओं को परंपरागत औद्योगिक ईथरनेट प्रोटोकॉल एक दूसरे का संबंध है, यह सही नहीं है उद्योगों 4.0 समर्थन। इसके अलावा, यह उन्मुख मानक ईथरनेट वास्तविक समय प्रदर्शन के लिए आवश्यक नियंत्रण प्रणाली प्रदान करने में सक्षम नहीं होगा। हालांकि, बिजली और इलेक्ट्रॉनिक 2004 में इंस्टीट्यूशन ऑफ इंजीनियर्स (आईईईई) एक टीम उपभोक्ता अनुप्रयोगों, ऑडियो / वीडियो प्रसारण मानक के विकास के लिए जिम्मेदार की स्थापना की, और बाद में व्यावसायिक अनुप्रयोगों के मानकों को विकसित करने के लिए विस्तार। टीम को पाटने (ऑडियो / वीडियो ब्रिजिंग ऑडियो / वीडियो का एक सेट विकसित ; AVB) मानक, नेटवर्क उपकरण सामग्री समय तुल्यकालन (संदर्भ आईईईई 1588), यातायात नियंत्रण और नियंत्रण से बाहर है, हालांकि पूरी तरह से औद्योगिक अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा नहीं में शामिल, इन मानकों ईथरनेट यातायात के लिए एक और अधिक सटीक प्रबंधन ढांचे प्रदान करते हैं। ।
आईईईई AVB औद्योगिक इस्तेमाल के लिए टीम संज्ञानात्मक क्षमता के बाद, (समय के प्रति संवेदनशील नेटवर्किंग, TSN) 'समयबद्धता नेटवर्क' के लिए इसका नाम बदल गया है, और मानक 802 श्रृंखला, औद्योगिक और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए समर्पित संशोधित करने के लिए शुरू किया मांग है, जबकि पेशेवर ऑडियो और वीडियो अनुप्रयोगों के प्रदर्शन में सुधार। नए मानक यातायात नियंत्रण और महत्वपूर्ण यातायात शेड्यूलिंग नीति की समयबद्धता को परिभाषित करता है। आदेश शेड्यूलिंग की सुविधा के लिए, नए मानक निरर्थक नेटवर्क पथ के लिए गैर महत्वपूर्ण आर्किटेक्चर के समय निर्धारण नीति, नई कहते हैं मानक नेटवर्क की विश्वसनीयता में सुधार होगा। अब, ऑपरेटरों केवल एक आईईईई मानक ईथरनेट तैनात कर सकते हैं, लेकिन वास्तविक समय यातायात के नियंत्रण की मांग के लिए दोनों ओटी ट्रांसमिशन प्रणाली, लेकिन यह भी आईटी सामान्य ईथरनेट में सिस्टम के परिवहन के लिए सड़क यातायात। बातें प्रौद्योगिकी उद्योग के प्रमुख इंटरनेट निर्धारित किया गया है के मामले में, विनिर्माण उद्योग ओटी-आईटी उद्योग 4.0 लाता की नीति एकीकरण और प्रभाव पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं।
के रूप में नेटवर्क समय महत्वपूर्ण कार्यों का समर्थन करना चाहिए, जैसे, प्रक्रिया भी सही होना चाहिए। वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम में मदद करता है का उपयोग करता है (RTOS) सुनिश्चित करना है कि नियंत्रण पैकेट TSN के प्रवेश द्वार समर्थन तक पहुँच जाता है, सीपीयू जानकारी प्राप्त और नियंत्रण सूचना संसाधन हो सकता है अन्य प्रोसेसर की घटनाओं से सीपीयू प्रसंस्करण इनपुट में प्रतिक्रिया क्षमताओं सहायता, और करता है पाश नियंत्रण प्रणाली प्रोसेसर अंतर्गत आता है। इन सर्किट कम से कम 30 माइक्रोसेकंड चक्र है, जो परंपरागत iT व्युत्पन्न ऑपरेटिंग सिस्टम नहीं पूरा कर सकते हैं पर चलाने के लिए आवश्यकता हो सकती है की सीमा
स्वचालन की डिग्री को बढ़ाने के लिए एम्बेडेड नियंत्रक के प्रसंस्करण क्षमता में सुधार करने के लिए आवश्यक है उच्च प्रदर्शन प्रसंस्करण संचालन किया जा सकता है समय नियंत्रण परिपथ कम करने के लिए, और इस तरह तेजी से विधानसभा और रोबोटिक भुजा चलती और कारखाने उत्पादन में सुधार होगा। इसके अलावा, यह भी वृद्धि एकल अक्ष गति नियंत्रक की संख्या का प्रबंधन करता है रोबोट अधिक जोड़ों है, और फिर तंग रिक्त स्थान में काम करते हैं, या कारखाने रोबोटों की पीढ़ी कार्य करने के लिए हल नहीं किया जा सकता है। सीखने और रोबोट की प्रक्रिया के माध्यम से नकल मानव ऑपरेटर भी जरूरत है इमेज प्रोसेसिंग कार्य करता है और नई मशीन सीखने एल्गोरिदम।
वाणिज्यिक RTOS VxWorks और मेंटर ग्राफिक्स 'न्यूक्लियस विंड नदी है, जो QorIQ उत्पादों की लंबी अवधि के आपूर्तिकर्ता एनएक्सपी सेमीकंडक्टर्स (एनएक्सपी सेमीकंडक्टर्स) श्रृंखला और पिछली पीढ़ियों समर्थन करते हैं। औद्योगिक ग्रेड लिनक्स और खुला स्रोत समाधान के उद्भव के साथ मिलाकर एक और बन ये विकल्प निर्माताओं और OEM दोनों के लिए आसानी से अपने सिस्टम में नई कार्यक्षमता जोड़ते हैं।
आईटी गैर वास्तविक समय एम्बेडेड लिनक्स वितरण, औद्योगिक ग्रेड लिनक्स आवश्यक गुणों ओटी, निर्णय लेने, प्रबंधन क्षमता, और नेटवर्क सुरक्षा उद्योग सहित प्रदान करता है पर ध्यान केंद्रित कर से काफी अलग है। लिनक्स की कार्यक्षमता को बढ़ाने के लिए एक तत्काल रास्ता स्थिति को समाप्त करने के लिए PREEMPT_RT पैच को लागू करें, जहां किसी अन्य प्रोग्राम द्वारा एक सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम को अवरुद्ध कर दिया गया है, उस स्थिति में आवेदन को नियमित लिनक्स एपीआई के रूप में एन्कोड किया जा सकता है।
एक अन्य तरीका लेने के लिए Xenomai ठेठ RTOS एपीआई Linux सिस्टम को जोड़ा गया है, ताकि लिनक्स को पोर्टेड पारंपरिक RTOS के आवेदन की सुविधा के लिए है। Xenomai भी डिवाइस ड्राइवर को परिधीय उपकरणों आगे लिनक्स के वास्तविक समय कार्यों की रक्षा के लिए की त्वरित प्रतिक्रिया तंत्र प्रदान करता है। करने के लिए पारंपरिक RTOS से लिनक्स में स्विच करने की कठिनाई को कम करने, और एनएक्सपी Linux वितरण और लिनक्स समुदाय के औद्योगिक पहलुओं सहयोग कर रहा है, जबकि, मानक लिनक्स सुविधाओं को बनाए रखते हुए वास्तविक समय संवर्द्धन और TSN प्रोटोकॉल स्टैक की एक किस्म को एकीकृत।
प्रसंस्करण कार्य भी विश्लेषण के लिए उपलब्ध होना चाहिए। हालात न केवल एम्बेडेड सिस्टम नेटवर्क, यह भी सेंसर से डेटा प्राप्त करना भी शामिल है, जानकारी और मार्गदर्शन प्रणाली की प्रतिक्रिया का विश्लेषण। आम तौर पर आम तौर पर बादल के माध्यम से एक दूरस्थ सर्वर से विश्लेषण करते हैं माना जाता। हालांकि, डेटा की मात्रा में स्थानांतरित होने की और विश्लेषण, समय पर निर्णय लेने की क्षमताओं और गोपनीय जानकारी, विनिर्माण प्रक्रिया डेटा में स्थानीय निर्माताओं के लिए प्रोत्साहित करेंगे।
जब तक प्रोसेसर पर्याप्त शक्तिशाली, विश्लेषण प्रक्रिया किया जा सकता है न केवल संयंत्र कंप्यूटर पर, यहां तक कि एक उत्पादन सुविधा में किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रसंस्करण भी दूरस्थ सिरे 4.0 विनिर्देश प्रबंधन आपरेशन के औद्योगिक कार्यान्वयन में इस्तेमाल किया जा सकता है, मशीन के रूप में उत्पादक संसाधनों और आईटी सिस्टम (जैसे उद्यम संसाधन योजना प्रणाली) को जोड़कर अधिक स्वायत्तता प्राप्त करने और अधिक दक्षता प्राप्त करने के लिए
मानव-मशीन इंटरफ़ेस
प्रसंस्करण क्षमता का एक अन्य समारोह मानव-मशीन इंटरफ़ेस (HMI) है। स्मार्टफोन सूत्र तेजी से इंटरफ़ेस अपेक्षाकृत संरक्षित औद्योगिक उपकरण दृश्य मल्टी टच प्लेट का उपयोग करने के लिए आसान इंटरफेस में प्रवेश किसी भी औद्योगिक में एम्बेड किया जा सकता है मशीन के ऑपरेटर नियंत्रण को सरल करने वाली डिवाइस उच्च-रिज़ॉल्यूशन (या बेहतर) शूटिंग स्क्रीन आउटपुट को उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्क्रीन के माध्यम से देखा जा सकता है ताकि माल के उत्पादन की जांच हो सकें, ऐसे स्क्रीन स्मार्टफोन के समान ही होंगे । ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट आदेश लागत और बिजली की खपत है, हालांकि कुछ हद तक स्मार्टफोन की तुलना में कम इन GPU की 3 डी प्रदर्शन को कम करने के लिए, लेकिन एक बड़े उच्च संकल्प स्क्रीन का समर्थन करेंगे में (GPU); ग्राफिक्स, एक ही समय में वीडियो और टेक्स्ट प्रदर्शित कर सकते हैं, और के उपयोग सुंदर यूजर इंटरफेस
HMI पूरी तरह से आधुनिक डिजिटल कारखाने आईटी प्रणालियों और ओटी सिस्टम एकीकरण द्वारा की मांग की। HMI के प्रयोगों को विशिष्ट जावा SDK का उपयोग या निर्माण किया एक वेब आधारित उपकरण सूट। यह न केवल अनुप्रयोगों के विकास को तेज, लेकिन यह भी आसानी से प्रक्रिया पूरी संयंत्र के उन्नयन के लिए निर्माताओं को सक्षम करें। इस एक ठेठ यह नेटवर्क HMI सॉफ्टवेयर अद्यतन का समर्थन है, या वेब सर्वर को निर्बाध कनेक्शन प्रदान करने के लिए से जुड़े होने की जरूरत है। हालांकि, HMI, औद्योगिक उपकरणों को नियंत्रित आम तौर पर सुरक्षा नियंत्रण प्रदान करते हैं, और इसलिए OT क्षेत्र से कनेक्ट होना चाहिए करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
सुरक्षा
आईटी और ओटी की एकता भी भुगतना नेटवर्क सुरक्षा खतरों के जोखिम को बाहर की दुनिया से बढ़ गया है। अतीत में, अलगाव संरक्षण से संचालन, लगभग पूरी तरह से अलग-थलग। हैकर्स औद्योगिक ऑपरेटिंग वातावरण के विलय के बाद हमले से जुड़े भौतिक नेटवर्क उपकरणों का उपयोग करने की आवश्यकता है कमजोर अलगाव संरक्षण, ताकि सिस्टम दक्षता में सुधार के बीच जानकारी साझा कर सके।
इसलिए, हम प्रणाली की अखंडता को सुनिश्चित करने के लिए जानकारी साझा करने के प्रवाह को बनाए रखते हुए एक नया रक्षात्मक अवरोध स्थापित करना होगा। उपकरण निर्माताओं पहले, इस उपकरण प्रसंस्करण मंच की सुरक्षा सुनिश्चित करना चाहिए यह सुनिश्चित करें कि अपने सिस्टम केवल अनुमोदित सॉफ्टवेयर किया जाता है, और अन्य प्रणालियों के साथ सुरक्षा कड़ी हासिल करते हैं। इन प्रणालियों का लाइसेंस होना चाहिए और नियमित रूप से अद्यतन सुरक्षा और हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के छेड़छाड़ को रोकने के।
एनएक्सपी हाल ही में चीजों की सुरक्षा, विस्तार से चर्चा की सुरक्षा और विश्वास कारक के बारे में श्वेत पत्र जारी किया। हालांकि पृष्ठभूमि में श्वेत पत्र बातों का उपभोक्ता है, लेकिन एक ही कारक भी हालात उद्योग औद्योगिक वातावरण के इंटरनेट के लिए लागू उच्च वित्तीय और सुरक्षा जोखिम, सुरक्षा व्यवस्था और अधिक जरूरी के लिए मांग।
उपसंहार
आदेश उपकरण निर्माताओं उद्योग 4.0 सहायता के लिए, एक नया QorIQ Layerscape LS1028A के माध्यम से एनएक्सपी प्रोसेसर उन्नत नेटवर्क पर्यावरण, प्रसंस्करण प्रदर्शन, मानव-मशीन इंटरफ़ेस और सुरक्षा डिजाइन में एकीकृत करने के लिए। SoC औद्योगिक प्रणालियों की एक नई पीढ़ी को एकीकृत करने के लिए उन्हें सक्षम प्रौद्योगिकी की आवश्यकता: नेटवर्क, उच्च प्रदर्शन प्रसंस्करण, हार्डवेयर-त्वरित यूजर इंटरफेस और उच्च सुरक्षा की समयबद्धता।
LS1028 एकीकृत चार बंदरगाह ईथरनेट स्विच, और ऊपर 2.5Gbps ईथरनेट बंदरगाहों में से दो अन्य निष्पादन की गति, और सभी TSN समझौते समर्थन करते हैं। आधुनिक औद्योगिक अनुप्रयोगों और RTOS के लिए दो शक्तिशाली 64 युआन एआरएम सीपीयू (उदाहरण के लिए, त्वरित प्राथमिकता लिनक्स, Xenomai लिनक्स, मेंटर ग्राफिक्स न्यूक्लियस और विंड नदी VxWorks के एक पैच वाले) के लिए आवश्यक कंप्यूटिंग शक्ति प्रदान करने के लिए। प्रोसेसर और GPU इंटरफेस उच्च संकल्प एलसीडी डिस्प्ले और टच स्क्रीन इनपुट का समर्थन। एनएक्सपी और एनएक्सपी के विश्वस्त, विश्वसनीय चीजों की सुरक्षा प्राप्त करने के लिए मदद सॉफ्टवेयर उपकरण खुला स्रोत लिनक्स एसडीके उद्योग शामिल हैं प्रदान करते हैं, वास्तविक समय प्रदर्शन प्रदान करने और TSN मानकों का समर्थन। महत्वपूर्ण बात, एकीकृत प्रोसेसर मंच वास्तुकला।