Čtvrtá revoluce: když kontrolu převezme software

Pojem „softwarově definovaný“ pochází ze světa IT, konkrétně z oblasti softwarově definovaných sítí, a popisuje využívání softwaru jako nástroje pro řízení prostředků, který je flexibilní a nabízí rozšířené funkce – nezávisle na provozních hardwarových komponentách. V nedávné době se stal běžnou součástí života například pojem „softwarově definované vozidlo“. V tomto případě jsou tak funkce vozu, které dříve zastávaly specializované komponenty, namapovány a dále vyvíjeny pomocí softwaru.

Definováno softwarem
Koncept „softwarově definovaný“ má však silné kořeny také v automatizaci. Programovatelné logické automaty (PLC), považované za základní kámen třetí průmyslové revoluce, jsou založeny na tomtéž principu. Namísto pevně připojených logických zařízení v hardwaru strojů se využívá software, který slouží k definování a spouštění řídicí logiky.

4. Průmyslová revoluce právě začala
Pokud jde o průmyslovou revoluci, poslední dobou se o čtvrté průmyslové revoluci (4IR) mluvilo poněkud méně. Analýza vyhledávání daného pojmu na internetu za posledních několik let ukazuje pokles. Jedním z důvodů může být fakt, že čtvrtá průmyslová revoluce byla oznámena s předstihem, na rozdíl od předchozích tří průmyslových revolucí. Nicméně zůstává významným tématem. To, co začalo jako atraktivní módní pojem, v žádném případě nevyhaslo. Naopak jsme se posunuli do fáze implementace.

PLC vs. SDA
Jedním z důležitých témat 4IR je softwarově definovaná automatizace (SDA). Rozvíjí se nad rámec programovatelných logických automatů (PLC) a dnes se zaměřuje na oddělení řídicí logiky od hardwaru. Cílem je, aby byla logika – srdce automatizace – flexibilní a založená na softwaru. Toto je dobrý příklad často zmiňované konvergence informačních technologií (IT) a provozních technologií (OT), při níž si principy a přístupy z IT hledají svou cestu do automatizace. V zásadě jde o to, že logický kód se přesouvá z řídicích jednotek do virtualizovaného prostředí. Které faktory přispívají k tomuto novému vývoji? Požadavky na nižší (hardwarové) náklady, rychlejší a flexibilnější implementaci a vyšší bezpečnost, přičemž řešení by také mělo být snadno škálovatelné.

Nadšení pro automatizaci
Kontaktní schéma původně vzniklo proto, aby byly průmyslové procesy programovatelné. Myšlenkou bylo zajistit přijetí mezi inženýry, kteří byli zvyklí na schémata zapojení. Dnes se tlak na přijetí ubírá jiným směrem: profesionálové se vzděláním z oblasti IT a kódování jsou povzbuzováni k tomu, aby se nadchli pro průmyslovou automatizaci. Systémy, jako je třeba zenon od společnosti COPA-DATA, umožňují uživatelům naprogramovat průmyslovou řídicí logiku za použití nejmodernějších programovacích jazyků, jako je Python. To je jeden z dalších příkladů konvergence IT a OT v praxi.

SDA pro všechny automatizační služby
Ve filozofii softwarové platformy zenon se „softwarově definované“ týká nejen logických programů, ale také veškerých prvků softwarové platformy. Kontejnerizované automatizační komponenty, jako jsou PLC, vizualizační/HMI rozhraní nebo správa receptur – abychom uvedli alespoň pár příkladů – lze uspořádat flexibilně a nezávisle na používaném hardwaru. Tento přístup má řadu výhod. Na jednu stranu snižuje pořizovací a provozní náklady. Na druhou stranu lze IT metody, jako je zabezpečení, DevOps a škálovatelnost, aplikovat také na automatizaci.

Otevřená a modulární automatizace
Obecně platí, že potřeba flexibility a rychlosti při návrhu a zavádění nových systémů roste s tím, jak se firmy snaží zajistit rychlé uvedení na trh s nízkými náklady. Řešením je v tomto případě modulární automatizace, kde lze stávající komponenty flexibilně organizovat. I zde se přitom projeví výhody softwarově definované automatizace, protože modifikace end-to-end systémů, které dříve vyžadovaly úpravu hardwaru, lze nyní implementovat kompletně pomocí softwaru.

Nasazení pomocí platformy zenon
Četné technologické milníky softwarové platformy zenon umožňují jak konvergenci IT-OT, tak i softwarově definovanou automatizaci. Patří mezi ně:
• běhové prostředí na Windows a Linux s identickým engineeringem,
• nativní podpora kontejnerizace a virtualizace,
• virtualizace řídicích úrovní,
• logické programování v Pythonu,
• podpora standardizovaných rozhraní pro hardware (např. OPC UA) a integrace brownfield komponent s nativní komunikací,
• centrální organizace a správa jednotlivých služeb,
• interoperabilita a otevřenost.

Proč spoléháme na softwarově definovanou automatizaci?
V souladu s naším firemním mottem „Přece musí existovat snadnější způsob“ podporujeme uživatele jakožto spolehlivý technologický partner. Náš software je navržen tak, aby usnadňoval složité úkoly. Výzvy, kterým naši zákazníci čelí, se však neustále vyvíjejí. Výrobní a energetické systémy musejí být čím dál agilnější a flexibilnější a jejich zavádění je čím dál složitější – stejně jako údržba a rozšíření za provozu. 

Ve výrobním odvětví existuje několik faktorů, které stojí za tímto vývojem. Patří mezi ně například kratší životní cykly pro inovace a životnost produktů, variabilita při nákupu surovin, nedostatek zkušených pracovníků nebo rostoucí nároky na udržitelnost výroby. V energetickém sektoru je energetický přechod – a to jak ve výrobě, tak v oblasti dalšího rozvoje energetických sítí – náročný technologicky, organizačně i obchodně. A s ohledem na dnešní očekávání vzájemné propojenosti musí všechny sektory upřednostňovat a zajistit nejvyšší úroveň kybernetické bezpečnosti.

Rozumíme tomu, že naši zákazníci spoléhají na výhody, které jim pro zachování kontroly v tomto náročném prostředí nabízejí IT metody. Nejenže se zákazníkům snažíme umožnit, aby mohli reagovat podle potřeby, ale také je chceme vybavit nástroji, které jim umožní proaktivně implementovat jejich podnikové strategie, aby byli připraveni na budoucnost. V této souvislosti považujeme za svou povinnost využít výhod softwarově definované automatizace (a konvergence IT-OT obecně), kterou zákazníkům nabízí platforma zenon. 

Příklad využití OpenDCS
Softwarově definovaná automatizace je hlavní komponentou OpenDCS. Jde o novou generaci otevřených distribuovaných řídicích systémů (DCS) v odvětví přírodních věd – inovaci vyvinutou společností COPA-DATA. Zatímco u tradičních DCS je hardware pevně integrovanou komponentou používanou k distribuovanému řízení, OpenDCS vás těchto omezení zbaví. Nyní můžete jen pomocí softwaru flexibilně definovat kombinaci distribuovaného řízení v integrovaném řídicím systému.

Autor PHillip Werr, člen správní rady
Jakožto člen správní rady Phillip Werr řídí strategii rakouského výrobce softwaru COPA-DATA. Je odhodlán zajistit, aby vize společnosti šla ruku v ruce s nasazováním jejích řešení.
phillip.werr@copadata.com