Thu thập dữ liệu ở biên - một cách tiếp cận toàn diện để triển khai chuyển đổi số
10/06/2021
Trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như khai thác mỏ, năng lượng mới và dầu khí, thực hiện thu thập dữ liệu ngay từ đầu là một cách lý tưởng để đạt được lợi thế cạnh tranh trong một thị trường luôn thay đổi, đôi khi biến động.
Nếu chỉ đơn thuần là thu thập thiết bị và xử lý dữ liệu thực địa thì các doanh nghiệp sẽ không đạt được mục tiêu đầy đủ của quá trình chuyển đổi số với công nghệ IoT công nghiệp. Khi dữ liệu được thu thập thành công, dữ liệu sau đó phải được xử lý, tối ưu hóa và phân tích thông tin trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Cách tiếp cận và xử lý toàn bộ dữ liệu này dẫn đến lợi ích và lợi thế cạnh tranh lớn.
Điện toán biên là một cách lý tưởng để thu thập và xử lý dữ liệu thực địa trong các môi trường công nghiệp, từ xa. Điện toán biên có nghĩa là dữ liệu được chuyển đổi gần với nguồn gốc của nó hơn - gần với nguồn của dữ liệu đó hơn. Khi dữ liệu được xử lý gần nguồn hơn, lưu lượng mạng được tối ưu hóa khi gửi và nhận dữ liệu từ doanh nghiệp. Với lưu lượng truy cập được tối ưu hóa và độ trễ thấp hơn, thời gian phản hồi, băng thông, bảo mật và hơn thế nữa đều được cải thiện.
Điện toán biên hoạt động tương quan với các giải pháp kết nối biên khác nhau, có nghĩa là nhận dữ liệu khi nào và ở đâu bạn cần - và hiệu quả hơn. Với sự sẵn có của dữ liệu, chúng ta có thể sử dụng các công nghệ phân tích hiện đại để hiểu rõ hơn về cách hệ thống hoạt động nhằm nâng cao hiệu quả và thực hiện các hành động khắc phục trước khi xảy ra lỗi.
Cụ thể đối với ngành dầu khí, sự hứa hẹn của các công nghệ IoT công nghiệp không nhất thiết phải quản lý trực tiếp các tài sản hiện có, mà là phân loại tài sản mới: thông tin về tất cả các yếu tố của doanh nghiệp và quá trình hoạt động.
Thông qua hiện đại hóa hệ thống kế thừa và giám sát thời gian thực với dữ liệu ở biên, các tổ chức lớn và nhỏ có thể tận dụng công nghệ tiên tiến để thúc đẩy hiệu quả và mở ra cơ hội mới để cải tiến liên tục. Điều này có thể có nghĩa là sử dụng phân tích dữ liệu để tối ưu hóa sản xuất, giám sát từ xa để bảo trì dự đoán, mô phỏng ảo để cải thiện hiệu quả và hơn thế nữa.
Ngoài ra, nhiều nhà sản xuất trong ngành năng lượng đang cố gắng kết nối và chia sẻ dữ liệu trong thời gian thực trên nhiều hệ thống doanh nghiệp khác nhau, cũng như cải thiện khả năng hiển thị của SCADA và dữ liệu đo lường cảm biến từ hiện trường. Tất cả các lĩnh vực của ngành đều muốn tăng hiệu quả và chuyển từ bảo trì phòng ngừa sang bảo trì dựa trên điều kiện và dự đoán ít tốn kém hơn.
Điện toán biên - Tiềm năng của các công nghệ mới
Việc sử dụng dữ liệu ở mức tối ưu giúp tối ưu hóa các khả năng theo hướng dữ liệu của quy trình và ứng dụng của bạn. Một số lợi ích chính bao gồm:
- Giảm việc sử dụng mạng và băng thông: tốc độ dữ liệu được cải thiện và độ trễ thấp hơn đảm bảo việc thu thập và giám sát theo thời gian thực. Trong các ứng dụng quan trọng, chỉ cần một vài giây có thể tạo ra tất cả sự khác biệt trong các hệ thống dựa trên trí thông minh.
- Giảm chi phí: ngoài việc tiết kiệm chi phí từ việc thực hành bảo trì dự đoán - và chi phí đi lại khi sử dụng giám sát từ xa - nó còn giảm chi phí liên quan đến việc bảo mật dữ liệu ở biên. Ngoài ra, chi phí liên lạc giảm khi sử dụng các giao thức “on-change” hoặc xuất bản / đăng ký.
- Giảm bớt các lo ngại về bảo mật: các giao thức bảo mật giúp cho phép truyền dữ liệu được mã hóa. Hơn nữa, khi dữ liệu được thu thập và phân tích cục bộ (ở biên), nó được bảo vệ bởi tính bảo mật của doanh nghiệp tại chỗ.
- Cơ hội mới: khi triển khai thu thập dữ liệu với kiến trúc biên, người dùng có thể hiện thực hoá các mô hình sử dụng IoT công nghiệp mới, đồng thời không tạo gánh nặng cho hệ thống điều khiển và SCADA hiện có.
Một lợi ích lớn từ điện toán biên còn nằm ở phân tích thời gian thực. Thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực cho phép giám sát dựa trên điều kiện và dự đoán.
Bảo trì dự đoán trong tầm tay
Bảo trì dự đoán dựa vào việc giám sát liên tục hoạt động của tài sản thông qua dữ liệu được thu thập, có thể đưa ra cảnh báo trước về các vấn đề thiết bị và các hỏng hóc có thể xảy ra. Bảo trì phòng ngừa, chẳng hạn như kiểm tra bảo trì và bảo trì thiết bị thường xuyên, tự nó không đủ để tránh thời gian ngừng hoạt động không mong muốn và chi phí leo thang. Một cách tiếp cận nâng cao hơn như bảo trì dự đoán là cần thiết để giảm thời gian ngừng hoạt động không mong muốn, duy trì sự an toàn tại hiện trường, v.v.
Nhiều ngành công nghiệp đang chuyển từ bảo trì phòng ngừa dựa trên thời gian sang chiến lược bảo trì dựa trên điều kiện. Điều này chỉ thành công thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực đáng tin cậy. Ngoài các lợi thế về kỹ thuật, việc có các bộ dữ liệu đa dạng từ khắp các khu vực của doanh nghiệp có thể giúp hiểu rõ hơn về tất cả các khía cạnh của doanh nghiệp, có thể khám phá thêm các lĩnh vực cần cải tiến.
Cụ thể, đối với ngành dầu khí, bảo trì dự đoán thông qua điện toán biên có thể giúp các công ty tập trung nhiều hơn vào kinh doanh, ít hơn vào vận hành. Bằng cách mở khóa khả năng bảo trì dự đoán thông qua các nền tảng điện toán tiên tiến, các doanh nghiệp có thể dành ít thời gian hơn dành cho các hoạt động thông thường hàng ngày. Việc kích hoạt kết nối tài sản từ xa sẽ giảm thiểu nhu cầu luôn có mặt tại chỗ, giảm nhu cầu bố trí nguồn nhân lực trong các tình huống nguy hiểm tiềm ẩn và tăng cường thực hành O&M giữa các nhóm văn phòng phía sau và phía trước. Khi tận dụng các khả năng của IIoT, thời gian xử lý sự cố có thể giảm từ vài ngày xuống còn vài phút, để lại nhiều thời gian hơn cho các hoạt động chiến lược khác của doanh nghiệp.
Giải pháp phần mềm: ThingWorx Kepware Server & ThingWorx Kepware Edge
ThingWorx Kepware Server là nền tảng kết nối hàng đầu trong ngành cung cấp một nguồn dữ liệu tự động hóa công nghiệp duy nhất cho các ứng dụng. Thiết kế nền tảng cho phép người dùng kết nối, quản lý, giám sát và điều khiển các thiết bị tự động hóa đa dạng và các ứng dụng phần mềm thông qua một giao diện người dùng trực quan.
ThingWorx Kepware Edge cung cấp kết nối out-of-the-box cho phép người dùng giảm chi phí kết nối và nhanh chóng tối ưu ROI với mô hình thu thập dữ liệu và hỗ trợ IoT. Các giải pháp phần mềm cần phần cứng tương thích để hoạt động chính xác và Advantech - với tư cách là đối tác liên minh quan trọng - cung cấp một danh mục lớn các thiết bị cấp công nghiệp hoạt động song song với các giải pháp phần mềm của Kepware.
Cách ThingWorx Kepware Edge giải quyết các vấn đề kết nối phổ biến tại "biên"
Cách ThingWorx Kepware Edge giải quyết các vấn đề kết nối phổ biến tại "biên"
- Yêu cầu - phản hồi: ThingWorx Kepware Edge dịch các giao thức phản hồi yêu cầu, chẳng hạn như Modbus, thành các giao thức “khi thay đổi dữ liệu”, chẳng hạn như OPC UA hoặc MQTT. Điều này cho phép sản xuất tiết kiệm tiền đầu tư vào cơ sở hạ tầng mạng bằng cách gửi ít dữ liệu hơn qua các kết nối đó.
- Bảo mật: ThingWorx Kepware Edge thu thập dữ liệu trực tiếp tại nguồn và dịch các giao thức không an toàn sang các giao thức an toàn sử dụng TLS hiện đại, cho phép giảm thiểu chi phí đầu tư và khó khăn trong việc tăng cường bảo mật mạng.
- Độ tin cậy: Với thiết bị lưu trữ cục bộ sử dụng Linux và các tài sản phân tán từ xa, các công ty có được khả năng truyền dữ liệu đáng tin cậy hơn bằng cách sử dụng các giao thức tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại và có thể giảm thiểu hoặc loại bỏ nguy cơ mất mát dữ liệu.
Các tính năng quan trọng và kỹ thuật của các giải pháp Kepware
Kepware cung cấp các tính năng kỹ thuật quan trọng cho phép khả năng truy cập, tổng hợp, tối ưu hóa, kết nối, bảo mật và chẩn đoán. Nó cung cấp những lợi ích sau:
- Sẵn sàng cho IoT, kết nối OT và IT, cho phép vận hành hoạt động kinh doanh một cách thông minh và đáng tin cậy trong toàn doanh nghiệp
- Tích hợp hoàn toàn với ThingWorx Manufacturing Accelerator, bao gồm ứng dụng ThingWorx Controls Advisor cung cấp khả năng hiển thị theo thời gian thực từ xa vào kết nối trên tất cả các nhà máy
- Tương thích với các hypervisors, chẳng hạn như VMware và Hyper-V, để triển khai linh hoạt trên các đám mây công cộng và riêng tư
- Tích hợp với các ứng dụng IT để hiển thị các tài sản trên sàn nhà máy bất kỳ lúc nào và từ bất kỳ vị trí nào
- Bảo mật tin nhắn nâng cao qua SSL và TLS để liên lạc an toàn, xác thực và mã hóa trên các cấu trúc liên kết mạng khác nhau
- Các tính năng bảo mật ứng dụng nâng cao để đáp ứng các yêu cầu bảo mật tại hiện trường
- Kiểm soát truy cập tinh vi vào máy chủ, nguồn dữ liệu và các giá trị dữ liệu
- Nhiều tùy chọn dự phòng để đảm bảo khả năng phục hồi, độ tin cậy cao và thời gian hoạt động trong các ứng dụng quan trọng
- Kiến trúc hợp nhất có thể mở rộng, cung cấp sự linh hoạt để kết hợp các trình điều khiển và sử dụng nhiều giao thức trong một máy chủ duy nhất
- Giao diện được sắp xếp hợp lý để cài đặt, cấu hình, bảo trì và khắc phục sự cố một cách đơn giản
Advantech với tư cách là đối tác công nghệ phần cứng chính
Advantech là nhà cung cấp hàng đầu các sản phẩm máy tính và truyền thông công nghiệp sáng tạo, đáng tin cậy và là đối tác chiến lược quan trọng của Kepware. Advantech cung cấp dịch vụ tích hợp toàn diện hệ thống, phần cứng, thiết kế lấy khách hàng làm trung tâm và hỗ trợ dịch vụ hậu cần toàn cầu.
Các giải pháp điện toán biên tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý dữ liệu tại hoặc gần nguồn tạo dữ liệu và đóng vai trò như một phần mở rộng phi tập trung của đám mây, trung tâm dữ liệu hoặc trung tâm điều hành mạng. Điều này giúp giảm bớt việc tích hợp máy móc, thiết bị xử lý và nhiều thứ khác vào các địa điểm cục bộ với độ trễ ít hơn. Advantech cung cấp các giải pháp toàn diện, từ các nền tảng thông minh đến các cổng kết nối bền vững và hơn thế nữa, và chúng hoàn toàn tương thích với các giải pháp phần mềm Kepware.
Những yêu cầu về Môi trường Nguy hiểm
Ngoài ra, đối với các ứng dụng dầu khí, một số thiết bị phần cứng cần đáp ứng tiêu chuẩn Class 1, Division 2 (C1D2). Việc phân loại này là bắt buộc đối với hầu hết các thiết bị vì khí và chất lỏng có trong quá trình sản xuất và chế biến hydrocacbon thường tiềm ẩn nguy cơ cháy hoặc nổ ở một mức độ khác trong các ứng dụng khác. Vì thực tế này, công nghệ đi vào các khu vực như vậy phải liên quan đến các yếu tố thiết kế, xây dựng và vận hành để đảm bảo nguy cơ cháy hoặc nổ ở mức thấp có thể chấp nhận được.
Từ giao diện người - máy (HMI), máy tính nhúng tự động hóa, mô-đun I / O, cổng mạng, bộ chuyển mạch Ethernet, v.v., Advantech cung cấp các giải pháp được chứng nhận C1D2 để giúp tổ chức đáp ứng các nhu cầu về sản phẩm sử dụng tại vị trí nguy hiểm. Advantech có hơn 30 năm kinh nghiệm trong ngành tự động hóa công nghiệp và mạng lưới đối tác công nghệ chiến lược để thiết kế các sản phẩm và giải pháp khác nhau. Với Advantech, bạn sẽ có được các giải pháp chắc chắn, đáng tin cậy cho tất cả các loại ứng dụng, tại các vị trí khác nhau.
Giải pháp phần cứng nổi bật UNO-430
Advantech UNO-430 là một gateway có độ bền cao với chứng nhận chống nước IP69K / 68 và có dải nhiệt độ hoạt động rộng từ -40°C đến 70°C, lý tưởng cho các ứng dụng ngoài trời và trong nhà với yêu cầu cần chịu được môi trường khắc nghiệt.
Với vỏ kim loại chống thấm nước có nắp phía trước để dễ dàng tiếp cận và bảo trì cũng như một tuyến cáp cung cấp khả năng bảo vệ chống xâm nhập tốt hơn. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu về tủ, cáp hoặc hệ thống dây điện chống thấm nước, cho phép khách hàng sử dụng UNO-430 như một cổng thu thập dữ liệu độc lập.
- Bộ vi xử lý lõi tứ Intel® Atom E3950 với bộ nhớ DDR3L 8G
- Khe cắm M.2 3052/3042 B-key, M.2 2230 E-key để mở rộng Wi-Fi, LTE và GPS
- 2 x GbE, 2 x RS-422/485 (cách ly), 1 x RS-232 (console) và bảo mật phần cứng TPM2.0
- Vỏ bảo vệ được xếp hạng IP69K và IP68 khỏi nước và bụi
- Thiết kế với dải nhiệt độ hoạt động rộng cho môi trường khắc nghiệt
- Bảo trì dễ dàng với thiết kế cửa trước và cáp
- Giá đỡ treo tường hai hướng
Advantech và Kepware: hợp tác cùng phát triển
Thingworx Kepware Edge giải quyết các thách thức về kết nối bằng cách thu thập các dữ liệu công nghiệp và chuyển đổi nó sang MQTT, OPC UA hoặc Thingworx AlwaysOn; tuy nhiên, Thingworx Kepware Edge vẫn cần được triển khai trên một thiết bị phần cứng, chẳng hạn như các thiết bị máy tính công nghiệp của Advantech. Để trở thành đối tác, các thiết bị của Advantech phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo hai sản phẩm có thể hoạt động ổn định cùng nhau.
Quá trình kiểm tra bao gồm xử lý 10.000 thẻ thuộc nhiều loại dữ liệu và tốc độ quét khác nhau, đồng thời gửi dữ liệu đến cả OPC UA Client và MQTT-Broker. Advantech là Đối tác phần cứng được xác nhận của Kepware và đã hoàn thành thành công bài kiểm tra này trên một hoặc nhiều kiểu máy.
Thu thập và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả và đáng tin cậy là một bài toán mà tất cả các doanh nghiệp cần đặt ra trong quá trình xây dựng các hệ thông thông minh. Để giúp giải quyết bài toán này cho khách hàng, Advantech và Kepware sẽ tiếp tục hợp tác với nhau như một phần của liên minh chiến lược, nhằm mục đích làm cho việc áp dụng kết nối dữ liệu dễ dàng và hiệu quả hơn. Việc tận dụng những lợi ích của IIoT và Công nghiệp 4.0 giờ đây đã trở nên dễ dàng hơn trong tầm tay.
/UNO-2271G20160823110615.jpg)
/WISE-710_Wall20190129174156.png)
/UNO-247_Front-Right_B20191024152121.jpg)
