Sunday, May 19Modern Manufacturing
×

4 ประเด็นต้องพิจารณาในการออกแบบเครือข่าย IIoT เพื่อรองรับการขยับขยายเปลี่ยนแปลง

เมื่อเราพูดถึงเทคโนโลยีอย่าง IIoT หลายคนอาจถูกดึงดูดด้วยคุณสมบัติและผลลัพธ์ที่เทคโนโลยีใหม่นี้จะมอบให้ได้ แต่สิ่งหนึ่งที่ไม่ควรถูกมองข้าม คือ การให้ความสำคัญกับการออกแบบเรื่องพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายข้อมูลที่จะเกิดขึ้น

4 ประเด็นต้องพิจารณาในการออกแบบเครือข่าย IIoT เพื่อรองรับการขยับขยายเปลี่ยนแปลง

4 ideas for IIoT implementation in long run

การใช้งานข้อมูล (Data) กลายเป็นเรื่องสำคัญของการผลิตในยุคปัจจุบัน เพราะข้อมูลที่แม่นยำ โปร่งใส และสามารถใช้งานได้ทันต่อความต้องการกลายเป็นจุดชี้ขาดในการแข่งขันที่เกิดขึ้น การใช้งาน IIoT หรือ Industrial Internet of Things จึงกลายมาเป็นส่วนสำคัญในการเก็บข้อมูลเพื่อใช้งานในมิติต่าง ๆ

สิ่งหนึ่งที่ผู้คนมักหลงลืมไปในการใช้งาน IIoT คือเรื่องของ Scalability หรือการขยับขยายขนาดที่จะเกิดขึ้น เนื่องจากระบบที่ใช้งานอยู่จะมีการเติบโตและมีความต้องการสั่งซื้อที่เพิ่มขึ้น ทำให้การคำนึงถึงโครงสร้างสถาปัตยกรรมในการใช้งานระยะยาวกลายเป็นสิ่งที่ต้องถูกพิจารณาตั้งแต่การเริ่มต้นใช้งาน ถึงแม้ว่าการทำงานในแอพลิเคชันที่มีสัดส่วนขนาดเล็กก็ตาม แต่การให้ความสำคัญกับการขยับขยายจะเป็นตัวทำให้เข้าใจถึงเงื่อนไขการตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีที่ชัดเจน กำจัดปัจจัยกัดขวางออกจากเส้นทางที่กำลังดำเนินการและสร้างรากฐานในการต่อยอดที่มั่นคง โดยมี 4 ประเด็นที่ต้องพิจารณาเพื่อให้สามารถเกิดการต่อยอดขยับขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้แก่

1. ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีแบบเปิด (Open Technology) สำหรับ IIoT

ในระหว่างที่โลกนั้นเดินทางสู่การพัฒนาเครือข่ายอินเทอร์เน็ตยุคใหม่ ภาคการผลิตก็ให้ความสำคัญกับเทคโนโลยี Fieldbus ซึ่งก็กินเวลานานกว่าที่มาตรฐานแบบเปิดอย่าง Ethernet จะเข้ามายังพื้นที่การผลิต การสื่อสารและโปรโตคอลต่าง ๆ ที่ให้เกิดเครือข่ายที่เชื่อมต่อจากจุดสู่จุดที่ซับซ้อนระหว่างผู้ใช้งานข้อมูลและผู้สร้างงข้อมูล ซึ่งตรงนี้เองหากต้องการขยายขนาดขึ้นจะมีต้นทุนที่แพงอย่างมาก

ต้องยอมรับว่านี่ไม่ใช่เหตุผลเดียวสำหรับความแตกต่างในสัดส่วนที่เกิดขึ้นในระบบของ IT ผู้บริโภคและหน่วยงานองค์กรเมื่อเปรียบเทียบกับระบบเครือข่ายอุตสาหกรรม, ประสิทธิภาพที่เกิดขึ้นจากการใช้งาน, มาตรฐานความเป็นกลางของผู้จำหน่ายสินค้าซึ่งจะส่งผลต่อการขยายตัวในประเด็นเหล่านี้ ซึ่งการใช้งานระบบแบบเปิดจะส่งผลดีในการต่อยอดขยายของ IIoT ได้ใน 3 รูปแบบ ได้แก่

  1. สถาปัตยกรรมระบบเปิดนั้นลดความเข้ากันได้เฉพาะสินค้าของตัวแทนจำหน่ายซึ่งมักเป็นความกดดันตึงเครียดของงานออกแบบ เปิดโอกาสให้วิศวกร Optimize ประสิทธิภาพเป็นหลัก
  2. มาตรฐานแบบเปิด สนับสนุนการทำงานร่วมกันของเทคโนโลยีซึ่งเป็นพื้นฐานแนวคิดของ IIoT
  3. เทคโนโลยีแบบเปิดนั้นมักลดต้นทุนค่าใบอนุญาตการใช้งาน ทำให้มีเงินทุนสำหรับการขยายระบบมากขึ้น

2. การบูรณาการ Cyber Security เข้าไปในการออกแบบ IIoT

เครือข่ายไม่อาจถูกขยายได้หากการดำเนินการนั้นยังคงไม่ปลอดภัย การขาดแคลนการบูรณาการความปลอดภัยเข้ากับระบบอัตโนมัติทั่วไปที่ใช้กันอยู่นับเป็นอีกหนึ่งข้อจำกัดในการขยับขยายที่เกิดขึ้น ทำให้ต้องเกิดการขับเคลื่อนของกลุ่ม IT ในโรงงานตามแนวทางข้อกำหนดใดข้อกำหนดหนึ่ง เช่น Draconian Security Policy เพื่อให้สอดคล้องกับเป้าหมายขั้นพื้นฐานของ IIoT เช่น การเก็บข้อมูลจากเครือข่ายระบบอัตโนมัติที่แยกออกไป หรือเพิ่มความซับซ้อนของเครือข่ายผ่านการใช้อุปกรณ์ด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์และซอฟต์แวร์เพิ่มเติม

Cyber Security นั้นได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีและเทคนิคมาตรฐานของการสื่อสารเป็นหลัก มากกว่าการเติมโซลูชันต่าง ๆ ให้กับผลิตภัณฑ์ระบบอัตโนมัติ ยกตัวอย่างเช่น การยืนยันตัวผู้ใช้ (User Authentication), การเข้ารหัส SSL/TLS และ VPN เป็นต้น ซึ่งหลายมาตรฐานนั้นได้มีการใช้กันโดยทั่วไปในอุปกรณ์ IT และเริ่มมีให้เห็นในอุปกรณ์ OT ยุคใหม่มากขึ้น ซึ่งในขณะเดียวกันก็จะเป็นการยกระดับความน่าเชื่อถือของ IT ในการทำงานร่วมกันอีกด้วย

ต้องอย่าลืมว่าความปลอดภัยนั้นเป็นพื้นฐานของ IIoT และควรให้ลำดับความสำคัญไว้ในระดับสูงเมื่อต้องเลือกส่วนประกอบของเทคโนโลยี ในขณะที่โปรโตคอลด้านความปลอดภัยจะเกี่ยวข้องกับกลไกที่ยืนยันว่าใช้ได้มีประสิทธิภาพ เช่น การเข้ารหัส TLS ทั้งยังเปิดโอกาสให้อุปกรณ์ IIoT สามารถสื่อสารได้สองทิศทางในขณะที่ยังคงสถานะการเชื่อมต่อแบบปิดไปจนถึงการเชื่อมต่อภายนอกได้

3. ประมวลข้อมูล IIoT บน EDGE และโมดูล I/O ที่ติดตั้งไว้

หลังจากออกแบบเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว การให้ความสำคัญกับระบบในการขนถ่ายย้ายข้อมูลไปยังบริการ Cloud เพื่อการประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูลนั้นเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณา สิ่งนี้ถือเป็นเป้าหมายทั่วไปสำหรับโครงการ IIoT ที่กำลังตั้งไข่เริ่มต้น อย่างไรก็ตามกระแสข้อมูลดิบ (Raw Data Stream) นั้นมีราคาแพงในการขนส่ง จัดเก็บ และประมวลผล ซึ่งออาจมีผลลัพธ์ให้โครงการล้มเหลวไม่ว่าจะในเรื่องของการกำหนดเวลาหรืองบประมาณที่ทะลุเพดานที่คาดการณ์เอาไว้ได้

แนวทางที่สามารถขยับขยายได้มากกว่าอย่างการประมวลผลโดยใช้ EDGE เป็นตัวช่วยในการปรับปรุงทั้งทางด้านปริมาณและคุณภาพของข้อมูลที่ส่งออกมาจากบริการประมวลผลกลาง กำลังในการประมวลผลสามารถฝังตัว (Embedded) ลงในพื้นที่หรือระดับชั้นของพื้นที่เพื่อให้สามารถดำเนินการกับสายการผลิต เซลล์การผลิต หรือระดับอุปกรณ์หน้างาน ซึ่งมักเป็นผลจาก Industrial EDGE I/O และอุปกรณ์ควบคุม

การประมวลผลโดย EDGE นั้นมักใช้ในการกรองสิ่งรบกวนออกจากสัญญาณข้อมูลดิบ รวมข้อมูลจากเซนเซอร์หลากหลายตัว เพิ่มบริบทข้อมูลให้กับ Metadata หรือชุดข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับเวลาให้เกิดการแลกเปลี่ยนบนรูปแบบไฟล์ (Format) ที่สื่อสารกันได้ เช่น JSON ความพยายามเหล่านี้ที่เกิดชึ้นกับ EDGE ทำให้เกิดข้อมูลที่สะอาดผ่านระบบและลดการสื่อสารในภายหลังและต้นทุนที่อาจตามมาจำนวนมหาศาล

4. บริหารจัดการวงจรชีวิตของ IIoT

สิ่งใดก็ตามที่จำกัดความสามารถของระบบในการเติบโตที่ตอบสนองกับความต้องการ (Demand) ต้องถูกพิจารณาในการออกแบบรระบบ และระดับชั้นการทำงานกายภาพ (Physical Layer) ของเครือข่าย IIoT ซึ่งปัจจัยเหล่านี้เป็นปัญหาที่มีศักยภาพทำให้เกิดคอขวดในระบบได้ ข้อจำกัดของเครือข่ายต้องได้รับความใส่ใจ และในขั้นตอนการพิจารณาควรมองถึงวงจรชีวิต (Lifecycle) ของอุปกรณ์ IIoT ด้วยเช่นกัน

สำหรับระบบที่สามารถขยับขยายเพิ่มเติมได้อย่างแท้จริงนั้น อย่างน้อยจะต้องมีการทำซ้ำและมีการบำรุงรักษาได้อย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป โดยจะต้องพิจารณาถึงส่วนประกอบดังนี้

  • การเลือกอุปกรณ์หรือสเป็คที่ใช้
  • การติดตั้งทางกายภาพ รวมถึงการปกป้องจากสภาพแวดล้อมที่ถูกต้องเหมาะสม
  • การเชื่อมต่อกับแพล่งพลังงาน การสื่อสาร รวมถึง I/O หรือแหล่งทรัพยากรข้อมูล
  • การปรับแต่งค่าของอุปกรณ์ ข้อมูล และความปลอดภัยของเครือข่ายการบูรณาการเข้ากับระบบอื่น

เมื่อต้องพูดคุยกันเกี่ยวกับ IIoT บางครั้งวิศวกรก็จะสันนิษฐานว่าต้องการการเชื่อมต่อไร้สายและทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์อัจฉริยะ แต่สิ่งเหล่านี้ไม่จริงเสมอไป คุณค่าหลักของข้อมูลในอุตสาหกรรมนั้นพบในอุปกรณ์ดั้งเดิมที่ต้องต่อสายและเซนเซอร์ การเข้าใจว่าทำอย่างไรที่จะให้ข้อมูลเหล่านั้นเข้ามาสู่เครือข่ายได้จะสามารถปลดข้อจำกัดการขยายสัดส่วนและประสิทธิภาพได้อย่างมหาศาล

การใช้บริการ EDGE ที่ระดับของ I/O สร้างความเรียบง่ายและประสิทธิผลให้กับ IIoT

กุญแจสำคัญในการก้าวข้ามกระแสความเห่อที่เกิดขึ้นรอบ IIoT นั้นเป็นการที่เกิดความเข้าใจในความเรียบง่าย การสื่อสารในระดับพื้นที่การผลิตนั้นไม่ใช่สิ่งใหม่ แต่เทคโนโลยีที่มีอยู่เดิมในพื้นที่โรงงานในการสื่อสารนั้นสร้างความซับซ้อนมากเกินไปในการใช้งานให้เกิดประสิทธิภาพ ซึ่งการบริหารจัดการและการเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อก็เป็นอีกหนึ่งเป้าหมายของ IIoT

ปัจจุบันมีการเพิ่มขึ้นของตัวเลือกมากมายในการสร้างเครือข่าย IIoT ที่สามารถขยับขยายได้ภายใต้ต้นทุนการเป็นเจ้าของที่เข้าถึงง่ายยิ่งขึ้น ด้วยการย้ายการเชื่อมต่อ ความปลอดภัย และความสามารถในการประมวลผลข้อมูลลงไปในชั้นที่ซ้อนกัน (Stack) ของระบบอัตโนมัติจะช่วยลดความซับซ้อนของเครือข่ายและการทุ่มเทสรรพกำลังเพื่อที่จะขยับขยายในภายหลัง

บริการ EDGE ที่มีการฝังตัวลงในระดับของ I/O สามารถใช้เพื่อบูรณาการอุปกรณ์เก่า (Legacy Device) เป็นสะพานระหว่างความแตกต่างของเครือข่ายระบบอัตโนมัติ สร้างพื้นที่ความปลอดภัยในแต่ละส่วนขึ้นในเครือข่าย IIoT และสร้างกระบวนการรวมถึงการการขนย้ายที่มีประสิทธิภาพไปสู่ระบบที่ใช้งานร่วมกัน

โซลูชัน IIoT หลายแห่งมักให้คำสัญญาว่าจะเป็นผลลัพธ์ระดับ Turnkey ที่เปลี่ยนแปลงธุรกิจได้ แต่มักจะมาพร้อมกับราคาที่สูงแต่ไม่มีการยกระดับข้อจำกัดพื้นฐานของเทคโนโลยีรุ่นก่อนหน้าให้ดีขึ้น หากจะบูรณาการหรือวางแผนการใช้งาน IIoT แล้วอย่างได้ถูกแนวคิดเหล่านั้นทำให้ไขว้เขว ขั้นตอนเหล่านี้จะเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยนำทางให้ในการวางแผนและตัดสินใจเบื้องต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น แล้วโครงการ IIoT ที่ต้องการจะประสบความสำเร็จตามความต้องการ

ที่มา:
controleng.com

Thos
"Judge a man by his questions rather than his answers"
Voltaire
READ MORE
×