TI e TO em aplicações de IoT Industrial

Sistemas de TI e TO – definições e diferenças

Implementações de TI e TO surgiram de forma independente ao longo do tempo para resolver problemas utilizando diferentes designs de sistema e protocolos de comunicação. Os sistemas de TI são abertos e baseados em padrões, uma vez que foram construídos para vincular aplicações e trocar dados. Os sistemas de controle de tecnologia operacional (TO) foram inicialmente concebidos para serem entidades independentes que não pudessem ser conectadas ou acessadas remotamente. Como resultado, os sistemas TO costumam ser fechados e proprietários. A tabela mencionada abaixo descreve as principais diferenças entre TI e TO.

É importante para um profissional que trabalha com tecnologia entender as diferenças, pois os módulos IoT abrangem uma ampla gama de padrões de tecnologia sem fio e fornecem uma variedade de recursos que podem impactar o sucesso das aplicações IoT. Escolhendo o módulo IoT sem fio simplifica o desenvolvimento, acelera o tempo de lançamento no mercado e, em última análise, melhora o retorno sobre o investimento. A tabela abaixo mostra a diferença entre M2M, IoT e IoE.

Tabela: Comparação de TI e TO (fonte: Avnet.com )
Tecnologia da Informação (IT)Tecnologia Operacional (OT)
FunçãoSupports enterprise applications and office employeesSuporta monitoramento e controle industrial e ambiental
EscopoGeneralEspecializado
ExemplosERP, CRM, BIMES, EMS, SCADA
SistemaAplicações interconectadasAplicações Standalone
Modelo/ArquiteturaAberta, baseado em padrõesFechado, proprietário

A rede de TI é normalmente baseada em Ethernet, mas a rede TO utiliza uma variedade de tecnologias (por exemplo, OPC UA, DDS e EtherCat). TO é composto de sistemas de computação que gerenciam processos industriais, bem como equipamentos, máquinas de processo, equipamentos de manufatura e sistemas de monitoramento remoto. CLPs são usados ​​para controle de processo em sistemas de controle industrial (ICS), enquanto sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) são usados ​​para monitorar e gerenciar o sistema de controle de processo. Gateways, pontos de acesso e conversores de protocolo conectam as redes de TI e TO nesta arquitetura legada.

Uma tendência importante que agora pode ser vista nas unidades de produção é a integração de componentes individuais em uma solução geral coesa, que é impulsionada por fatores como a Indústria 4.0 e conceitos como o IIoT. As empresas estão cada vez mais integrando aplicações de uma variedade de fabricantes a seus sistemas de planejamento de recursos empresariais (ERP) e de execução de manufatura (MES).

Arquitetura para convergência de TI / TO

Para soluções de rede, as aplicações industriais envolvem desafios significativos. Atuadores e sensores na linha de produção exigem comunicações determinísticas, de baixa latência e em tempo real para facilitar o processo fabril.

O desafio de hoje é descobrir a melhor forma de migrar de designs de chão de fábrica fortemente conectados para a arquitetura de serviços da Web fracamente acoplada do mundo de TI. Oportunidades de “minerar” o chão de fábrica em busca de dados de qualidade, interrogar e construir bancos de dados de dados de manutenção, alimentar sistemas de painéis de relatórios, adquirir dados históricos e alimentar sistemas analíticos corporativos são incertos devido à descontinuidade entre o chão de fábrica e a empresa. Oportunidades para aprimorar os processos de manutenção, minimizar o tempo de inatividade e comparar o desempenho em todas as instalações, linhas e células da empresa são perdidas. A convergência de redes de TI e TO é necessária para enfrentar esses desafios e permitir a implementação de IIoT e Indústria 4.0. O TSN (Time Sensitive Networking) permite que essas redes sejam convergidas, fornecendo vantagens significativas em conectividade de rede, escalabilidade e custo de implantação e propriedade.

A internet das coisas (IoT), principalmente quando combinada com a computação de borda, habilita o componente de TI da convergência TI / TO. No entanto, os sensores inteligentes mais recentes seriam capazes de coletar dados de uma fonte, como um chão de fábrica, e transmiti-los para um hub ou gateway IoT, que então transferiria essas informações para um aplicação com painel analytics ou um software de planejamento de recursos empresariais (ERP), onde seria integrado ao sistema unificado de operações de negócios de uma organização. Quando conectado a uma rede, um dispositivo TO torna-se um dispositivo IoT. A incorporação da tecnologia de TI na TO permite que as organizações façam melhor uso dos dados fornecidos pela TO por meio de dispositivos IoT e computação de borda.

O diagrama abaixo resume o modelo da pirâmide CIM (manufatura integrada por computador), que serve como a perspectiva arquitetônica da convergência TI / TO. Podemos ver alguns aspectos cruciais à medida que a máquina e os controladores estão próximos em termos de frequência e resposta determinística em tempo real. À medida que subimos na hierarquia do data center corporativo, o número e o escopo dos pontos de dados coletados e analisados ​​se expandem. Este é um dos principais motivadores para a convergência do ambiente de TI / TO, ​​pois as organizações buscam gerar valor a partir de dados na infraestrutura de ponta ou na nuvem.

Existem três categorias principais de convergência TI / TO: Convergência de processos, Convergência de software e dados e Convergência física.

IT/OT convergence architecture
Arquitetura de convergência TI / TO

Benefícios dos sistemas de TI e OT

Uma das principais vantagens de integrar sistemas de TI e TO é que isso permite que uma organização simplifique suas operações, para que funcione com mais eficácia. E algumas das vantagens estão listadas abaixo.

  • Digitalização – Cada bit de dados estará disponível digitalmente
  • Mapeamento / gerenciamento de ativos – Ativos são mapeados para facilitar o planejamento de manutenção e monitoramento de ativos
  • Centralização – Tomada de decisões de uma localização central
  • Aumento da produtividade – a redução de interrupções devido à previsões leva ao aumento da produtividade, o que contribui para um menor tempo de lançamento no mercado com tecnologia convergente
  • Precisão dos dados em todos os níveis – Dados de dispositivos físicos é transmitido sem a necessidade de intervenção humana, minimizando erros e fornecendo dados corretos
  • Transparência – A disponibilidade de dados em vários níveis organizacionais fornece transparência
  • Tomada de decisão rápida e correta – Monitorando carga, decisões rápidas podem ser tomadas, como agendamento de carga e redução de carga
  • Ao integrar TI e operações, a conformidade do acordo de nível de serviço operacional (SLA) pode ser melhorada
  • SAP / GIS (sistema de informações geográficas) integração com OT-SAP e GIS são sistemas empresariais que podem ser integrados com SCADA / DMS
  • Melhor atendimento ao cliente – Os executivos de atendimento ao cliente que usam o módulo de Gerenciamento de Relacionamento com o Cliente (CRM) terão acesso ao SCADA e GIS e irão ser capaz de oferecer uma explicação precisa para a interrupção, bem como um período de tempo esperado
  • Conformidade regulatória aprimorada devido à integração de TI para TO, o que fornece mais visibilidade

Reduzindo a lacuna entre TI e TO

Para colher os benefícios da integração TI-TO, os requisitos conflitantes de disponibilidade e confidencialidade devem ser tratados de maneira equilibrada. A convergência de TI / TO fornece controle mais direto e monitoramento abrangente, bem como análise de dados mais fácil de sistemas complexos localizados em qualquer lugar do globo. A IoT trata fundamentalmente de conectar os pontos e preencher a lacuna; seja coordenando sistemas de TI e TO, alinhando tecnologia e objetivos de negócios ou simplificando vários protocolos para conectar dispositivos, o objetivo da IoT é unificar, simplificar e aprimorar esses processos.

O gateway IoT é a base da arquitetura integrada de TO / TI. Os gateways IoT melhoram o desempenho do sistema inteligente, recebendo e processando dados de controle operacional em tempo real na extremidade da rede. Eles se destinam especificamente a preencher a lacuna entre os dispositivos de campo e as aplicações comerciais e industriais centralizadas. Esses gateways permitem que os sistemas inteligentes sejam dimensionados, terceirizando a coleta e o processamento de dados do datacenter ou da camada de nuvem e fornecendo inteligência para a extremidade da rede. Ele permite dispositivos mais simples e de baixo custo, reduzindo os requisitos para processadores de endpoint, memória e armazenamento. Ele pode fornecer uma camada de abstração entre dispositivos e programas de nível superior para acelerar o desenvolvimento do projeto. Ao separar dispositivos e aplicações, os gateways IoT reduzem o tempo de colocação no mercado de novos terminais. Reduza os custos de comunicação reduzindo o tráfego de máquina para máquina (M2M) e de rede de longa distância (WAN). Além disso, reduz o risco ao isolar dispositivos e proteger as conexões upstream. Otimize o desempenho separando produtores e consumidores de dados e reduzindo a latência M2M. Além disso, ao interoperar com dispositivos e protocolos legados, as organizações podem proteger e expandir os investimentos anteriores.

Consideração de segurança para sistemas de TO e TI

A questão fundamental na convergência dos sistemas de TI e TO é a sincronização dos objetivos de segurança de cada sistema. A segurança do TO é dominada pelo pensamento que está focado nos processos sob controle do sistema TO, exibindo total ignorância às ameaças representadas pela conectividade de rede e preocupações externas que não influenciam diretamente o processo sob controle. No mundo da TI, há muitas camadas e mais camadas de controles que funcionam em conjunto para formar uma rede coordenada de defesa. Muitas medidas de segurança são incorporadas às aplicações, como agilidade criptográfica, sistemas de autenticação, métodos de controle de acesso e assim por diante.

Os sistemas TO têm duas fontes de especificação de segurança: uma para implantações de uso geral e outro conjunto de requisitos orientado pela segmentação da infraestrutura. Existem padrões internacionais da indústria, como IEC 62443 / ANSI / ISA-99. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) publicou medidas de segurança específicas da TO em SP 800-53 e SP 800-82. O NIST também lançou um perfil de proteção do sistema (SPP) para sistemas de controle industrial, que fornece orientação para as necessidades funcionais e de segurança desses sistemas.

Em TI, os critérios de segurança típicos são “CIA”: confidencialidade (de informações do cliente, financeiras e receita), integridade de dados e disponibilidade. Para OT, a ordem de prioridade é “AIC”: disponibilidade sem fluxos de dados e controles, as “luzes se apagam” (literalmente); em seguida, a integridade dos dados de configuração, um controle de qualidade crítico e, subsequentemente, a confidencialidade como o “menor” dos três (embora ainda seja necessário).

Informação de aplicações para convergência TI/TO

Sensores e sistemas conectados, como redes de sensores e atuadores sem fio (WSANs), estão cada vez mais sendo incorporados ao gerenciamento de ambientes industriais, como tratamento de água, energia elétrica e fábricas. Automação, comunicação e integração de rede em ambientes industriais é um aspecto essencial da expansão da IoT.

Newark fez parceria com muitos fornecedores diferentes atendendo a uma ampla gama de produtos de TI e tecnologia TO e portfólios de soluções, como lios, como Network Gateways e KitsMódulos IO-LINK, Módulo de InterfaceSensoresKits para soluções IoTKit de Desenvolvimento de SensoresMódulo de Rede e Comunicação, Módulo Modbus TCPMódulo RFConectores Industriais – Componentes e AcessóriosSinalização de AutomaçãoFios e CabosControladores de ProcessoCondicionadores de SinaisCLPs ​​estão disponíveis para executar design, desenvolvimento e projetos.

Contato da Newark no Brasil

Para mais informações e adquirir componentes contate a LATeRe , representante da Newark, pelo Telefone (11) 4066-9400 ou e-mail: [email protected] 

* Texto originalmente publicado em: link.

A LATeRe tem por objetivo dar continuidade ao trabalho desenvolvido pela Farnell Newark no País, oferecendo aos seus clientes não somente a venda FOB mas tambem a local.

Fundada por Caroline Jabur, ex Diretora da Farnell Newark do Brasil, engenheira eletrônica com pós graduação em administração de empresas e em comércio exterior , traz como background  mais de 30 anos de experiência internacional na área de componentes e no mercado de eletrônica e industrial Brasileiros.

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