Przemysł w chmurze

Przemysł 4.0, IIoT i rozwiązania chmurowe to obecnie bardzo popularne frazy w świecie przemysłu jak i IT. Hasła te przez wielu są interpretowane jako czysty marketing i wymyślanie koła na nowo, jednak nic bardziej mylnego. Obecnie dostępne są innowacyjne narzędzia i infrastruktura, które razem tworzą synergiczne połączenie, łatwiejsze do wdrożenia niż kiedykolwiek.

Chmura

W przeszłości istniały podobne urządzenia i usługi, i możliwe było tworzenie aplikacji „IIoT” podobnych do tych dzisiejszych, jednak było to znacznie trudniejsze i bardziej kosztowne niż dziś. Obecnie tworzenie rozwiązań i usług w chmurze jest najtańsze i najprostsze w historii, co jeszcze bardziej zwiększa powszechność usług i produktów z zakresu IIoT i przemysłu 4.0. Obecnie uruchomienie dedykowanego serwera bądź maszyny wirtualnej pod naszą aplikację u najpopularniejszych dostawców chmurowych takich jak:  AWS, Azure lub Google Cloud platform wymaga od użytkownika tylko „wyklikania” konfiguracji. Ponadto, dostawcy udostępniają coraz więcej usług pracujących bez serwerowo (j ang. „serverless”), to znaczy, że dostawca dostarcza jedynie wąską funkcjonalność, z której korzysta użytkownik, zajmując się wszystkim, co dzieje się pod maską. Oznacza to, że użytkownik nie musi zajmować się konfiguracją i utrzymaniem serwerów, i może skupić się nad samą funkcjonalnością.

Czym właściwie jest chmura?

Chmura w kontekście IT to bardzo pojemne pojęcie, i obecnie mieści się w nim wiele usług. Najprościej rzecz ujmując jest to globalna sieć serwerów, połączonych w jeden ekosystem. Pełnią one różne funkcje, np.: przechowywania danych, przesyłania wideo, poczty email i wiele więcej. Można uogólnić, że chmura to usługi, w których można kupić moc obliczeniową, przestrzeń dyskową, transfer danych, a także oprogramowanie pod postacią wielu różnych usług. Dla przykładu w początkowym stadium rozwoju Internetu jedną z pierwszych usług, jakie były świadczone to hosting stron Internetowych, i przez długi czas wszystkie inne elementy infrastruktury IT były budowane wewnątrz firm, i w wielu przypadkach nadal tak jest. Obecnie korzystanie z usług chmurowych jest często tańsze niż utrzymywanie własnej infrastruktury. Można też wyróżnić kilka typów chmury, ze względu na ich umiejscowienie:

Chmura publiczna – udostępnia ona zasoby i usługi publicznie, przez Internet.

Chmura prywatna – nie jest współużytkowana publicznie. Zwykle jest utrzymywana w prywatnej infrastrukturze firmowej (aka: Infranet).

Chmura hybrydowa – udostępnia zasoby publicznie, a także prywatnie. Niektórzy dostawcy, np. Microsoft Azure umożliwiają instalację Azure stack na prywatnej infrastrukturze, nawet bez dostępu do Internetu.

Usługi chmurowe dla przemysłu

Dostawcy chmurowi dwoją się i troją, aby tworzyć usługi do jak największego grona odbiorców, dlatego nie wszystkie usługi można zastosować w przemyśle. Poniżej kilka usług AWS i ich opisy, są to usługi, które pomagają budować aplikacji IIoT i przemysłu 4.0. W większości przypadków inni dostawcy tacy jak Google Cloud platform, czy Microsoft Azure również posiadają ich odpowiedniki w swojej ofercie.

IoT core:

Proste przesyłanie danych np. procesowych z wielu urządzeń do publicznego węzła, zgodnie z nazwą. Umożliwia tworzenie bezpiecznych połączeń. Dostawca dostarcza biblioteki dla większości najpopularniejszych języków programowania. Po spodem pracuje podrasowany broker MQTT.

AWS IoT Greengrass:

To oprogramowanie, które rozszerza, możliwości chmury AWS na urządzenia lokalne, umożliwiając tym urządzeniom zbieranie, analizowanie i przetwarzanie danych bliżej ich źródła. Bezpiecznie i pracuje nawet bez dostępu do Internetu.

Amazon FreeRTOS

Darmowy, otwarto źródłowy system operacyjny czasu rzeczywistego dla mikrokontrolerów. Amazon dodatkowo rozszerza kernel FreeRTOS o dodatkowe biblioteki, które umożliwiają bezpieczne łączenie się z usługami AWS (np. IoT core) lub lokalnie z IoT Greengrass.

EC2

Jedna z najpopularniejszych usług AWS, a jest to usługa wynajmu VPS (Virtual Private Server), czyli wirtualnego serwera, za które płaci się za godziny pracy. Można dodawać do niego dodatkowe adresy IP, dyski twarde, tworzyć pomiędzy nimi sieci. Dostępne są różne instancje, różniące się głównie wydajnością.

Machine Learning

Jest to cały zbiór usług uczenia maszynowego, które można wykorzystać np. do klasyfikacji obrazów. Można spośród nich wyróżnić np. Amazon Forecast – do tworzenia różnorakich prognoz, Amazon LEX – rozpoznawanie mowy i tworzenie  interfejsów głosowych,   Amazon Polly – zamiana tekstu na mowę, Amazon Rekognition – Rozpoznawanie obiektów na zdjęciach i filmach, także niestandardowych obiektów, np. części na linii produkcyjnej.

S3 – Amazon Simple Storage Service

Usługa à la google drive, dropbox, czyli storage danych. Każdy plik jest dostępny za pomocą protokołu https. Można zintegrować z wieloma usługami AWS, np. z Lambdą.

Lambda

Pozwala na wykonywanie napisanej wcześniej funkcji na żądanie, zdarzenie lub zgodnie z harmonogramem (cron). Wspiera wiele technologii: Python, NodeJS, Java, Go, Ruby, C# itp.. Jedną z większych zalet jest brak potrzeby utrzymywania serwera VPS i płatność tylko za czas wykonywania. Funkcja nie jest wykonywana - nie ponosimy dodatkowych kosztów.

AWS RoboMaker

Rozszerza wykorzystywany przez robotyków ROS (Robot Operation System) o dodatkowe funkcje, oczywiście w chmurze. Umożliwia prostsze trenowanie w środowisku 3D, umożliwia tworzenie zaawansowanych robotów nawet na relatywnie słabych procesorach dzięki przetwarzaniu w chmurze.

Quicksight

Narzędzie typu business intelligence, czyli do analityki biznesowej. W skrócie to wykresy pomagające podejmować decyzje biznesowe. Wystarczy wskazać źródło danych, np. bazę danych, aby zacząć tworzyć wykresy i dashboardy.

Podsumowanie

Usługi chmurowe ułatwiają tworzenie i wdrażanie aplikacji IIoT. Usługi chmurowe to już napisany i przetestowany kod, dlatego mogą redukować ilość pracy programisty, a także znacznie ułatwiają wdrożenie wielu koncepcji, np. zarządzania dużą ilością urządzeń. Brak potrzeby utrzymywania własnej infrastruktury również może ułatwić i przyspieszyć prototypownie i wdrożenie.

Zapraszam również do innych artykułów o tej tematyce, której opisywaliśmy na blogu:

http://moxa.elmark.com.pl/category/produkty/iiot/

Źródła:

https://aws.amazon.com/

https://azure.microsoft.com/

https://mhthemes.com/blog/history-of-web-hosting-services/