Industry 4.0으로의 전환을 앞두고 통찰력있는 제조업체는 정보 기술 (IT)과 운영 기술 (OT)을 결합한 더 똑똑한 제조의 미래를 계획하고 구축하는 일에 바쁩니다. 두 영역 모두에서 Industrial Internet of Things (IIoT)의 생산을 주도하고 운영을 개선하며 고객 지원을 향상시키고 실시간 데이터를 분석 할 수있는 차세대 스마트 시스템이 구축되었습니다.
Internet of Things (IoT)의 가장 단순한 개념은 임베디드 시스템을 통해 더 넓은 세계에 연결하는 것이며, 광범위한 수준에서는 데이터 분석 (대개 클라우드에서 수행됨), 인간 - 컴퓨터 상호 작용 및 보안과 관련됩니다 문제는 제조업체가 웹 기술, 프로세싱 기술, 사용자 인터페이스 기술 및 보안 기술과 같은 4 가지 필수 산업 IoT 기술을 완벽하게 통합해야한다는 것입니다.
인터넷의 적시성
IT와 OT를 연결하는 네트워크를 조정할 때만이 영역의 기능이 다양하고 네트워크가 서로 다르기 때문에 두 네트워크가 수렴됩니다 .IT 세계는 데이터를 유용한 정보로 변환하는 시스템을 포함하고 있습니다 제조업체의 경우 재무, 전자 메일 및 고객 관계 관리 시스템과 같은 일반적인 시스템뿐만 아니라 컴퓨터 기반이며 필수 실시간 정보가없는 제조 관련 관리 계획 및 물류 시스템도 포함됩니다 조건부 IT 네트워크는 '최선형'공통 이더넷 기술을 사용할 수 있습니다.
OT 영역은 원료를 제품으로 변환하는 시스템과 프로세스 모니터링 및 워크 플로우 관리를위한 실시간 임베디드 시스템을 포함합니다. 공장에서는 산업용 이더넷 기술을 사용하여 표준 이더넷 네트워크를 조정하여 즉각적인 응답과 레거시를 제공합니다 산업용 통신 프로토콜 구현 불행히도 많은 산업용 이더넷 프로토콜은 표준 이더넷 네트워크와 상호 운영되거나 상호 의존적이지 않으므로 대규모 기술 공급 업체의 성장을 제한하고 혁신 속도를 늦추고 있습니다 공장의 단일 시스템은 그림 1과 같이 서로 다른 산업용 이더넷 네트워크에 연결할 수 있으며 각 네트워크는 다양한 제어 기능을위한 특정 프로토콜을 실행합니다. 제조업체는 다른 네트워크에 게이트웨이를 배치해야합니다 정보 전송 또는 IT 시스템으로의 데이터 전송 사이.
기존 산업 이더넷 프로토콜의 위와 같은 상호 연결 제한으로 인해 Industry 4.0을 완벽하게 만들 수는 없으며 IT 중심 표준 이더넷 네트워크는 제어 시스템에 필요한 즉각적인 성능을 제공 할 수 없지만, Institute of Engineers (IEEE)는 소비자 응용 프로그램 용 오디오 / 비디오 전송 표준을 개발하고 나중에 오디오 / 비디오 브리징 세트를 개발 한 표준 기반 전문 응용 프로그램을 개발하기 위해 2004 년 팀을 구성했습니다. (IEEE 1588 참조), 트래픽 제어 및 액세스 제어와 같은 시간 동기화를위한 표준 (AVB) 표준 산업 응용 프로그램의 요구 사항을 완벽하게 충족하지는 못하지만 이러한 표준은 이더넷 트래픽에 대해보다 정확한 관리 아키텍처를 제공합니다 .
IEEE 팀은 산업용 AVB의 잠재 성을 인식 한 후 TSN (Time-Sensitive Networking)이라는 이름을 변경하고 산업 및 자동차 애플리케이션을 다루기 위해 802 표준 시리즈를 개정하기 시작했습니다 전문 오디오 및 비디오 애플리케이션의 성능을 개선하면서 수요가. 새로운 표준은 트래픽 제어하고 중요한 트래픽 스케줄링 정책의 적시성을 정의합니다. 스케줄링을 용이하게하기 위해, 새로운 표준은 중복 네트워크 경로에 대한 스케줄링 중요하지 않은 아키텍처의 정책, 새로운 추가 표준은 사업자 만 IEEE 표준 이더넷을 배포 할 수 있습니다, 지금. 네트워크의 신뢰성을 향상하지만, 실시간에게 트래픽 제어를 요구하는 모두 OT 전송 시스템뿐만 아니라, 일반적인 이더넷에 IT 시스템을 수송하기 도로 교통 : IoT (Industrial Internet of Things)의 주요 인터넷 기술이 확립되면 제조업체는 OT-IT 컨버전스 및 Industry 4.0의 전략적 이점에 집중할 수 있습니다.
네트워크가 시간에 민감한 기능을 지원해야하기 때문에, 같은 처리는 또한 참이어야하는. 상기 제어 패킷은 TSN의 게이트웨이 지원 도달하도록 (RTOS) 실시간 운영체제 도움 사용 CPU 정보를 수신하고, 제어 정보를 처리 할 수있다 응답 능력 다른 프로세서 이벤트에서 CPU 프로세싱 입력에 처치하고, 루프 제어 시스템 프로세서. 이들 회로는 종래의 IT 유래 운영체제 만날 수 미만 30 마이크로 초주기에서 실행해야 할 수도 속하는 수행 범위
자동화의 정도를 증가시키기는 내장 컨트롤러의 처리 능력을 향상시킬 필요가 타이밍 제어 회로를 줄이고, 따라서 빠른 조립 로보트 팔 이동 및 공장의 출력을 향상시키기 위해 높은 성능의 처리 동작을 사용할 수있다. 또한,도 증대 단일 축 모션 컨트롤러의 수는 로봇이 더 관절을 가지고 관리하고 엄격한 공간에서 일하거나 작업을 수행 할 공장 로봇의 발전은 인간의 사업자도 필요 모방 학습과 로봇의 과정을 통해. 해결할 수없는 이미지 처리 기능 및 새로운 기계 학습 알고리즘
상업용 RTOS에는 윈드 리버 (Wind River)의 VxWorks와 NXP 반도체의 QorIQ 제품군 및 이전 세대를 오랫동안 지원해온 멘토 그래픽스 (Mentor Graphics)의 Nucleus가 포함됩니다. 산업용 그레이드 리눅스의 출현으로 오픈 소스 솔루션은 또 다른 이러한 옵션을 통해 제조업체와 OEM은 시스템에 새로운 기능을 유연하게 추가 할 수 있습니다.
Industrial Linux는 IT에 중점을 둔 비 실시간 임베디드 리눅스 배포판과는 달리 의사 결정, 관리 성, 산업 네트워킹 및 보안을 포함하여 OT가 요구하는 속성을 제공합니다. Linux에 즉시 기능을 추가하는 한 가지 방법은 코어에 PREEMPT_RT 패치를 적용하여 소프트웨어 프로그램이 다른 프로그램에 의해 차단 된 상황을 제거하십시오.이 경우 응용 프로그램을 일반 Linux API로 인코딩 할 수 있습니다.
또 다른 Xenomai 접근 방식은 일반적인 RTOS API를 Linux 시스템에 추가하여 기존 RTOS 응용 프로그램을 Linux로 포팅하는 것입니다 .Xenomai는 장치 드라이버가 주변 장치에 즉각적으로 응답하여 Linux의 즉각적인 기능을 더욱 안전하게 유지할 수있는 메커니즘을 제공합니다. 기존 RTOS에서 Linux로 전환하는 어려움을 줄이기 위해 NXP는 산업 Linux 커뮤니티와 협력하여 표준 Linux 기능을 유지하면서 다양한 인스턴트 향상 및 TSN 프로토콜 스택을 통합하는 Linux 배포판을 출시했습니다.
Internet of Things는 네트워크에 임베디드 시스템뿐만 아니라 센서로부터의 데이터 수집, 데이터 분석 및 시스템 응답에 대한 지침을 포함합니다. 일반적으로 클라우드를 통해 원격 서버에서 분석을 수행 할 수 있습니다. 전송 및 분석해야 할 데이터의 양, 적시에 의사 결정을 내릴 수있는 능력 및 데이터의 기밀성은 제조 업체가 제조 정보를 로컬에서 처리하는 데 기여합니다.
만큼 상기 프로세서는, 그 분석 처리가 수행 될 수뿐만 아니라 식물 컴퓨터, 심지어 제조 설비에서 수행 될 수있다. 또한, 처리는 또한 말단부 4.0 사양 관리 작업 산업 구현에서 사용될 수 있고, 시스템이 충분히 강력로서 생산 자원 및 IT 시스템 (예 : 전사적 자원 계획 시스템)을 연결하여 더 큰 자율성을 달성하고 더 큰 효율성을 달성합니다.
인간 - 기계 인터페이스
처리 능력의 또 다른 기능은 인간 - 기계 인터페이스 (HMI)이다. 스마트 폰 화학식 점점 인터페이스 멀티 터치 판을 사용하기 쉬운 비교적 보존 산업 시각적 인터페이스 침투 모든 산업에 내장 될 수있다 장비의 운전자 제어를 단순화하는 장치 고해상도 스크린을 통해 고해상도 스크린 샷을 볼 수있어 제품 생산을 확인할 수 있습니다. 이러한 스크린은 스마트 폰과 동일한 유형입니다 . 그래픽, 동시에 비디오 및 텍스트를 표시 할 수 있으며, 상기 그래픽 처리 장치 비용 및 전력 소비를 다소는 스마트 폰에 비해 감소하지만 이들 GPU의 3D 성능을 줄일 수 있지만, 대형 고해상도 화면을 지원하는 순서 (GPU) 및 사용 아름다운 사용자 인터페이스.
HMI 완벽하게 현대 디지털 공장은 IT 시스템 및 OT 시스템 통합으로 노력했다. HMI 애플리케이션은 일반적으로 자바 SDK를 사용하거나 웹 기반 툴 스위트.이 응용 프로그램의 개발을 가속화뿐만 아니라 건설 될뿐만 아니라, 쉽게 과정을 전체 공장을 업그레이드하는 제조업체 수 있습니다. 이 HMI 소프트웨어 업데이트를 지원, 또는 웹 서버에 중단없는 연결을 제공하는 일반적인 IT 네트워크에 연결해야합니다. 그러나, HMI는, 산업 장비를 제어 보통 OT 필드에 연결해야하므로 보안 제어를 제공하는 데 사용됩니다.
보안
IT와 OT의 통합은 네트워크 보안 위협의 위험이 외부 세계, 과거. 격리 보호에 의해 운영, 거의 완전히 고립 증가했다 고통. 해커가 산업 운영 환경의 융합 후 공격에 연결된 물리적 네트워크 장치를 사용할 필요가 약화 절연 보호, 그래서 시스템은 효율성을 향상시키기 위해 정보를 공유 할 수 있습니다.
따라서, 우리는 정보 공유의 흐름을 유지하면서 시스템의 무결성을 보장하기 위해 새로운 보호 장벽을 설정해야합니다. 장치 제조업체는 첫번째와 다른 시스템과 그 시스템이 승인 된 소프트웨어를 수행하도록 장치 프로세싱 플랫폼의 안전을 보장해야한다 이 시스템은 라이센스를 취득해야합니다. 보안 링크를 달성하고 정기적으로 업데이트 된 보안 하드웨어 및 소프트웨어의 무단 변경 방지합니다.
백그라운드에서 백서 사물의 소비자이지만 NXP는 최근. 자세히 보안과 신뢰 요인을 논의 사물의 안전에 대한 백서를 발표,하지만 같은 요인도 것들 산업 산업 환경의 인터넷에 적용 높은 금융 및 보안 위험, 보안 시스템 등 긴급한 수요.
발문
장비 제조 산업 4.0을 지원하기 위해, 디자인에 고급 네트워크 환경, 처리 성능, 인간 - 기계 인터페이스와 보안을 통합 할 수 있습니다. SoC의 산업 시스템의 새로운 세대를 통합을 가능하게하는 새로운 코어 아이큐 (QorIQ) Layerscape의 LS1028A를 통해 NXP 프로세서 필요한 기술 : 네트워크, 고성능 프로세싱, 하드웨어 가속 사용자 인터페이스와 높은 안전성의 적시성.
LS1028 통합 4 포트 기가비트 이더넷 스위치 및 최대 2.5Gbps의 이더넷 포트의 다른 두 실행 속도, 모든 TSN 계약을 지원합니다. 현대 산업 애플리케이션과 RTOS에 대한 두 가지 강력한 64위안의 ARM의 CPU를 (예를 들어, 인스턴트 우선 리눅스 Xenomai 리눅스 멘토 그래픽스 핵과 윈드 리버의 VxWorks 패치를 갖는). 프로세서가 필요한 컴퓨팅 파워를 제공하여 GPU 인터페이스 고해상도 LCD 디스플레이 및 터치 스크린 입력을 지원한다. NXP을 실시간 성능을 제공, 소프트웨어 도구는 오픈 소스 리눅스 SDK 산업을 포함 제공하고 TSN 표준을 지원합니다. 중요한 것은, 통합 프로세서 플랫폼 아키텍처를 가지의 보안을 달성하기 위해 NXP의 신뢰할 수있는, 신뢰할 수있는 도움을.