IT/OT 融合始于软件定义平台

November 7, 2023

Pedro Pereira

IT/OT 融合

要在由不断变化的客户需求主导的动态市场中开展竞争，制造商必须快速改变生产方式，根据需要将工作负载从一个系统转移到另一个系统，以调整产能并改善产品质量。

在混合环境中运行的软件定义工业平台组合了边缘、云和本地基础设施，可帮助他们实现灵活性。这些容器化解决方案将驱动工业职能的计算机硬件 — 可编程逻辑控制器（PLC）和分布式控制系统 (DCS) — 与运行生产流程的软件分离开来。

企业开源软件解决方案提供商 Red Hat 工业技术策略师 David Rapini 解释说，该方法解决了工业运营中的许多问题。最大的问题之一与技术升级有关。传统工业系统相互孤立且采用专有技术，因此，当新技术出现时，升级这些系统不但非常复杂，而且成本高昂。

Rapini 表示：“能够更快采用新技术意味着您可以提高产量，更快达成新的生产目标，并显著改进产品质量。在设施中部署新技术的速度越快，您利用技术优势的进度就越快。”

专有系统带来挑战

从历史上看，控制器专门用于执行特定功能。因此，将 PLC 重新用于其他应用并不容易。Rapini 继续说道：“即使我的这款 PLC 具有强大功能、带宽和连接，我还是得购买其他硬件。因此，专用于完成特定任务的硬件不仅会提高初始成本，而且会增加长期拥有负担。”

此外，将控制器与其他应用、传感器和设备集成也始终是一项巨大挑战。例如，如果控制工程师希望将供应商的控制器连接到竞争对手的工业历史应用（该应用会压缩和检索 OT 系统数据），则与使用原始供应商软件相比，需要花费的时间和资金将显著增加。这迫使制造商始终采用特定供应商和专有进程间通信 (IPC) 系统，因此，制造商通常无法接触到其他供应商的技术进步。

另外，制造商还面临网络安全问题。传统上，自动化系统会进行物理隔离或独立运行，但在当前的数字世界中，这种做法已不再可行。修补这些传统系统并非易事，在某些情况下，升级可能需要支付高昂的成本。但软件定义方法可以解决这一问题，Rapini 解释道。

他表示：“能够更频繁地进行修补，而不必支付数百万美元的费用，这有助于您避免暴露那些网络安全漏洞，并确保采用符合公司政策的更安全环境。”这意味着制造商可以更加放心，因为他们知道，其越来越多地连接到混合云和边缘环境的系统采取了最新网络防御措施。

开放式系统：工业自动化的关键

为解决这些问题，Red Hat 与英特尔和众多合作伙伴合作，提供软件定义容器化边缘平台来实现工业运营现代化。该开放式平台提供了基础设施或“管道”，可实现灵活性以便 PLC 或 DCS 不再专门用于执行特定功能。相反，控制工程师和运营人员可根据需要更换软件和硬件。

该平台将英特尔^® 工业边缘控制（英特尔^® ECI）与 Red Hat^® Enterprise Linux^®、设备边缘、Ansible^® 自动化平台和 OpenShift^® 进行集成，可提供实时工厂控制、AI 和增强现实等功能。

这种开放式、容器化方法打破了孤立专有系统施加的限制。它降低了硬件成本，并简化了生命周期管理，特别重要的是，它支持允许应用相互通信的 IPC。

而且，它消除了可怕的供应商壁垒，进而提高灵活性和敏捷性。Rapini 说：“我们的工业组件可以在同一硬件上运行任何流程 — 安全、运动、离散控制、流程控制、分析、人工智能。它实现了平台间迁移功能。借助该平台，制造商可以利用一流的供应商功能，以便他们选择自己所需的供应商，并在需要采用新技术或查找备用组件时轻松更换供应商。”

他们无需进行成本高昂的升级或中断生产，即可进行这类更换。例如，在炼油厂，添加工作负载或将工作负载从生物反应器 1 转移到生物反应器 2，或从蒸馏器 1 转移到蒸馏器 2，这类操作将变得更加轻松，因为容器化应用采用的是模块化设计。

Rapini 在加入 Red Hat 之前曾在工业环境中工作，其表示，负载均衡也变得更加轻松，这包括通过确保系统不会出现负载闲置或过载来平衡生产线，以减少浪费并提高效率。

“在工业自动化领域，我过去经常面临的挑战之一是实现负载均衡。因此，我会将 PLC 1 设置为以 95% 的利用率运行，而将它旁边的 PLC 2 设置为以 10% 的利用率运行，并在第三台机器上运行高速视觉系统，但转移工作负载并不容易。这种容器化解决方案可更加轻松地实现负载均衡。我可以将工作负载转移到具有处理能力的系统上，从而消除在边缘以最大处理能力运行的系统上出现的瓶颈。”

生产灵活性不仅有助于工业运营，而且可为它们服务的社区提供帮助。例如，在新冠肺炎疫情期间，一些制造商不得不从生产一种产品转向生产另一种产品。比方说，一家空气过滤器制造商需要开始生产口罩。软件驱动式方法可创建更敏捷、更灵活的制造环境。