IT i OT nareszcie razem

Jak powiązać technologię informatyczną (IT) z technologią operacyjną (OT)? Na to pytanie musi sobie odpowiedzieć każda firma aspirująca do realizacji wizji Industry 4.0. Do niedawna nie było na nie zadowalającej odpowiedzi. Obecnie jednak B&R przełamuje barierę między tymi dwoma światami, oferując konstruktorom maszyn dostęp do największego na świecie ekosystemu oprogramowania.

Każdy zespół jest tylko na tyle dobry, na ile dobrzy są jego członkowie. Jednak zebranie w jednym zespole najlepszych i najbystrzejszych przedstawicieli poszczególnych dziedzin to jeszcze nie wszystko. Aby osiągnąć najlepsze wyniki, należy również umożliwić każdemu członkowi zespołu korzystanie z narzędzi i metod, z którymi najlepiej mu się pracuje. W praktyce jednak często łatwiej o deklaracje niż czyny.

Aby w pełni wykorzystać potencjał Przemysłowego Internetu Rzeczy, producenci maszyn potrzebują interdyscyplinarnych zespołów, które skupiają ekspertów z obu dziedzin. Zespoły takie bywają często areną konfliktu między specjalistami reprezentującymi dwa różne światy. Podczas gdy eksperci OT dobrze znają się na projektowaniu maszyn, programowaniu PLC i rozruchu przy oddaniu do eksploatacji, ich koledzy z branży IT lepiej radzą sobie z użyciem języków programowania wysokiego poziomu, takich jak C ++, Python lub JavaScript oraz z oprogramowaniem open source i Linuksem. Jak dotąd nie istniała platforma, na której obie grupy mogłyby dzielić się swoją wiedzą ekspercką.

Wyzwaniem jest pokonanie przeszkód stojących na drodze efektywnej współpracy między IT i OT. Obie domeny były traktowane tradycyjnie jako mniej lub bardziej odległe od siebie równoległe rzeczywistości. „Jednak wraz z nastaniem Przemysłowego Internetu Rzeczy nadszedł czas, aby to zmienić” – uważa Stefan Schönegger, specjalista ds. Internetu Rzeczy w firmie B&R. „Aby zintegrować zaawansowane systemy baz danych, uczenie maszynowe, sztuczną inteligencję i algorytmy Internetu Rzeczy bezpośrednio w maszynach, musimy zatrzeć granice między IT i OT.”

Największą przeszkodą jest to, że dzisiejsze systemy sterowania nie obsługują języków programowania wysokiego poziomu w taki sposób, jak to ma miejsce w przypadku środowiska Linux. Warunkiem wstępnym prawdziwej łączności IT/OT jest zatem zapewnienie systemom sterowania możliwości dostępu i zrozumienia oprogramowania Linux.

Tu właśnie wkracza B&R z nowym, ulepszonym systemem operacyjnym crossover – w skrócie exOS. „exOS niweluje przepaść, która tradycyjnie dzieliła IT i OT, zapewniając wreszcie konstruktorom maszyn idealne połączenie między dwoma światami” – mówi Schönegger. „Dzięki możliwości korzystania z dowolnego kodu Linux’owego w systemie B&R, mają teraz dostęp do jednego z największych na świecie ekosystemów oprogramowania.”

exOS daje każdemu programiście Linux swobodę tworzenia, kompilowania i debugowania kodu przy użyciu preferowanego środowiska. Potem aplikację Linux można łatwo zintegrować z systemem sterowania za pomocą exOS i używać razem z Automation Runtime, systemem operacyjnym czasu rzeczywistego B&R. „Możliwość pracy w znanym środowisku, takim jak system Eclipse czy Visual Studio, pozwala programistom w pełni wykorzystać swoją wiedzę i doświadczenie” – wyjaśnia Schönegger. „To ogromna zaleta.”

Programiści po prostu importują swoją gotową aplikację z systemu Linux do systemu B&R jako pakiet exOS. Od tego momentu mogą stosować oprogramowanie Automation Studio jako centralne narzędzie inżynierskie. Zarządzanie rozwiązaniami programistycznymi i usuwanie z nich błędów staje się proste i łatwe. Nie są wymagane żadne inne narzędzia. „Oznacza to, że programista tworzący oprogramowanie pod Linuksem i inżynier oddający maszynę do eksploatacji mogą pracować w środowisku, do którego przywykli” – zauważa Schönegger – „gdyż dysponują pakietem exOS, który płynnie łączy wszystkie elementy.”

Oprócz usprawnionego projektowania i uruchamiania, kolejną cechą charakterystyczną inteligentnej maszyny jest możliwość szybkiego i łatwego wykonania każdego wymaganego zabiegu konserwacji. W przypadku awarii, technicy serwisu muszą być w stanie zlokalizować problem i jak najszybciej skontaktować się z konstruktorem maszyny.

exOS oferuje rozbudowane funkcje diagnostyczne. System B&R udostępnia użytkownikowi pełny rejestr wszystkich komunikatów o błędach, zarówno z aplikacji Linux, jak i z systemu operacyjnego sterownika. Elementy sprzętowe można również łatwo wymienić.

Maszyna jest gotowa do pracy i działa ponownie w ciągu kilku minut bez konieczności ponownego programowania. „exOS zdecydowanie ułatwia konserwację i znacznie skraca czas przestojów” – twierdzi Schönegger. W razie potrzeby można nie tylko łatwo wymienić sprzęt, ale także zainstalować wszelkie aktualizacje oprogramowania maszyny, na przykład poprzez zdalny dostęp.

Rozwiązanie crossover firmy B&R oferuje wiele zintegrowanych funkcji, które ułatwiają wdrażanie rozwiązań hybrydowych łączących sterowanie maszynami i aplikacje Linux’owe. Zintegrowane funkcje są wykonywane symetrycznie w systemach Automation Runtime i Linux. „exOS wykorzystuje technologię i narzędzia z systemu B&R i integruje aplikację Linux ze środowiskiem inżynieryjnym B&R. Zachowana zostaje cała, charakterystyczna dla Linuksa swoboda” – zapewnia Schönegger.

Funkcje obejmują jednolite zarządzanie projektami na potrzeby systemu Linux i aplikacji czasu rzeczywistego w środowisku Automation Studio, a także automatyczne przesyłanie aplikacji Linux’owych z Automation Studio do sterownika i środowiska Linux. exOS zawiera również łatwy w obsłudze interfejs API umożliwiający sprawną wymianę danych. API zapewnia łatwą, buforowaną transmisję danych procesowych pomiędzy systemem operacyjnym sterownika a systemem Linux – w stałym milisekundowym przedziale.

Aby korzystać z exOS, konstruktorzy maszyn potrzebują tylko jednego komputera Automation PC lub Panel PC firmy B&R. „Automation Runtime i Linux działają na tym samym urządzeniu, a aplikacja Linux jest wykonywana równolegle z aplikacjami czasu rzeczywistego. Jest to przydatne w takich zastosowaniach, jak zautomatyzowane pojazdy kierowane (AGV)” – twierdzi Schönegger. Systemy takie są często oparte na platformie robotyki typu open-source ROS. W ROS dynamiczne planowanie ścieżki jest wykonywane w systemie Linux, podczas gdy zadania sterowania ruchem są obsługiwane w środowisku Automation Runtime. Dzięki exOS można je optymalnie zsynchronizować w konfiguracji funkcji hypervisor i zainstalować na jednym komputerze Automation PC.