облачные вычисления

Как использовать облачные вычисления в промышленности

Опубликовано в номере:
PDF версия
Облачные вычисления с помощью человеко-машинного интерфейса могут обрабатывать, фильтровать и анализировать данные, которые затем можно превратить в информацию, необходимую для управления промышленными объектами и производственными процессами.

Использование облачных вычислений — это лишь один из способов извлечь пользу из того, что мы называем большими данными, для производственных процессов и промышленных объектов. Хотя эту технологию, несомненно, можно эффективно применять в приложениях удаленного мониторинга, но для получения полезной информации сначала необходимо собирать данные и направлять их в облако, а затем сохранять и анализировать. Только так может быть достигнут запланированный результат.

Обычно процесс обработки данных включает несколько шагов, начиная с получения сведений от некоего крайнего устройства и заканчивая доставкой полезной информации конечным пользователям. Решающую роль здесь играют современные человеко-машинные интерфейсы (англ. Human-Machine Interface, HMI), которые, подключаясь к интеллектуальным периферийным устройствам и контроллерам, фильтруют данные, прежде чем они будут направлены в облако.

 

Определение понятия

«Облачные вычисления» можно определить как предоставление через Интернет удаленных мультипользовательских вычислительных сервисов, таких как серверы, хранилища информации, базы данных, сети, программное обеспечение, аналитика и многое другое. Существует уже достаточно много поставщиков облачных сервисов с приемлемой ценовой политикой. Как правило, плата за услуги облачных вычислений основана на их реальном использовании — по аналогии с тем, как мы получаем ежемесячный счет за коммунальные услуги.

Требуя минимальных затрат (или вовсе их не требуя) на управление непосредственно самой информационной технологией (ИТ), облачные вычисления обеспечивают пользователям сетевой доступ к широкому спектру вычислительных ресурсов. Они заявили о себе чуть более десяти лет назад и способны решать такие задачи, как размещение веб-сайтов и блогов, хранение данных, а также воспроизведение потокового аудио или видео. Программные приложения здесь могут быть простыми, такими как электронная почта, календарь или привычные офисные инструменты, однако облако также можно использовать для решения более широких задач — доставки программного обеспечения по требованию или обеспечения вычислительной способности в части анализа данных, что часто требует значительных ресурсов.

Например, данные можно перенести в облако, а полученные после их обработки шаблоны применять уже для непосредственного прогнозирования развития того или иного процесса. Сервисы «программное обеспечение как услуга», известный как SaaS (от англ. Software as a Service), и «инфраструктура как услуга», известный как IaaS (от англ. Infrastructure as a Service), часто используются для обеспечения облачных вычислений, а также для хранения и анализа данных. Полученные сведения или результаты анализа могут использоваться через HMI (непосредственно на предприятиях) или через любое устройство с подключением к Интернету, такое как ноутбук, смартфон или планшет.

 

Сбор и фильтрация данных

Хотя аналитика, исторические данные, система управления предприятием ERP (англ. Enterprise Resource Planning) и другие системы могут размещаться в облаке, однако эти приложения нуждаются прежде всего в заводских данных. Сбор этих данных начинается с краевых устройств — физических устройств, способных пересылать пакеты между интерфейсом локальной вычислительной сети (например, Ethernet) и ATM на основе информации канального или сетевого уровня, но не участвующих непосредственно в работе протокола маршрутизации в сети. В качестве краевого устройства обычно выступает либо датчик, либо «умное» краевое устройство, такое как интеллектуальный измерительный прибор, измеритель мощности, привод в виде преобразователя с переменной частотой и т. д. Эти компоненты подключаются к контроллеру, к HMI, выполненному на базе персонального компьютера, или к HMI любого другого типа. Новая тенденция заключается во внедрении в интеллектуальное пограничное устройство функциональных возможностей HMI, что позволит обрабатывать данные непосредственно у источника.

Однако где бы физически ни находился HMI, он может фильтровать данные прежде, чем отправлять их в облако или другое устройство, выделенное для их хранения. Это связано с тем, что для некоторых приложений нет какой-либо оправданной насущной необходимости собирать все данные по своему функционированию ежесекундно или даже раз в минуту. Бывает, что данные необходимо сохранить, только если они превышают определенные критические значения или выходят за пределы какого-то диапазона. Некоторые современные HMI для того, чтобы фильтровать и консолидировать данные, прежде чем направить их на облако (рис.), можно предварительно сконфигурировать должным образом с использованием управляющих панелей.

облачные вычисления

Рисунок. Данные собираются с помощью HMI и передаются в облако – еще до того, как будет выполнен их анализ и сделаны прогнозы

HMI обеспечивает большую часть связи с контроллерами и другими периферийными устройствами, используя встроенные драйверы. Он может взаимодействовать не только с сотнями устройств, но и с облаком, ERP-системами и локальными или удаленными базами данных. В дополнение к фильтрации и передаче данных, HMI в случае, если сетевое или облачное соединение недоступно, может их буферизовать и без потерь накапливать.

 

Размещение HMI

Современный HMI можно разместить на многих платформах. Он может быть установлен на настольном персональном компьютере, индустриальном моноблочном панельном компьютере, на т. н. тонком клиенте, встроенном компьютере под управлением Linux или другой операционной системы, а также на «умном» пограничном устройстве. Эта возможность переносить HMI с одной платформы на другую очень важна, поскольку позволяет развертывать его на лучшей платформе для конкретного приложения.

Для размещения HMI, используемого для сбора данных и передачи их в облако, уже имеются недорогие аппаратные платформы, такие как микроконтроллеры. Выполненный таким образом HMI с дисплеем или без него может собирать данные с самых различных устройств, фильтровать их и уже после предварительной обработки направлять их непосредственно в облако. Если используется интеллектуальное пограничное устройство, работающее со встроенным HMI, то оно может передавать данные в облако без подключения через контроллер или полнофункциональный HMI.

После того как HMI передал данные в облако, к нему можно подключить любое устройство с возможностью связи через Интернет, но вначале, как правило, имеет смысл проанализировать эти данные и превратить их из набора неких цифр в упорядоченную и полезную для дальнейшего использования информацию.

 

Применение облачных технологий

Облако не только обеспечивает надежное и безопасное хранение данных, но и может использоваться, например, для предоставления сервиса SaaS в виде аналитики данных, а также ряда других приложений.

Аналитика данных может выявлять шаблоны, а облачные вычисления позволяют использовать искусственный интеллект, программные роботы и другие инструменты из области больших данных. Масштабируемая вычислительная мощность в облаке весьма полезна для выполнения таких задач, которые часто требуют значительных вычислительных ресурсов. А если использовать HMI в качестве заводского шлюза, информация из облака будет доступна в самых разнообразных формах ее представления, включая гистограммы, графики, тренды, таблицы и т. д.

Объединенная аналитика облачных вычислений и HMI помогают визуализировать данные и обеспечивают их представление, доступное для восприятия. Кроме того, усовершенствованные системы анализа данных имеют встроенные средства для анализа и поиска в них шаблонов и корреляций. В случае если данные больше не следуют ранее определенным шаблонам, система через HMI или иным методом может показать это пользователю или предложить решение.

Благодаря этому пользователи экономят время и могут не пытаться предвидеть все возможные анормальные состояния и программировать соответствующие сигналы и события.

Облачные вычисления уже достаточно широко используются в коммерческих приложениях, но теперь начинают пробивать себе дорогу и в индустриальной сфере. Эта технология, в отличие от традиционных решений, реализованных исключительно на собственных вычислительных и сетевых ресурсах, развертывается намного быстрее, имеет меньшую общую себестоимость и легче масштабируется. Все описанные выше преимущества будут способствовать более широкому использованию облачных технологий, а правильно выбранный для совместной работы HMI значительно упростит развертывание такой системы на базе облачных вычислений и решение проблемы больших данных на промышленных предприятиях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *