Czym jest oprogramowanie pośredniczące i jak działa?

Oprogramowanie pośredniczące i jego znaczenie dla przemysłu

Wdrażanie transformacji cyfrowej w codziennym biznesie wiąże się z licznymi wyzwaniami, które może pomóc pokonać rozwiązanie oprogramowania pośredniczącego. Systemy sprzętowe i programowe używane w firmach często pochodzą od różnych producentów i mają tendencję do bycia niekompatybilnymi. Dlatego też pilniejsze niż kiedykolwiek jest to, aby w firmie wszystkie te systemy współpracowały ze sobą bezproblemowo, komunikując się ze sobą. Właśnie tutaj przydaje się oprogramowanie pośredniczące. W naszym artykule dowiesz się wszystkiego, co chcesz wiedzieć o oprogramowaniu pośredniczącym w zastosowaniach przemysłowych oraz jakie znaczenie ma korzystanie z oprogramowania pośredniczącego dla transformacji cyfrowej w przemyśle.

Zawartość

1. Definicja oprogramowania pośredniczącego
2. Co robi oprogramowanie pośredniczące?
3. Funkcjonalność
4. Kompatybilne komponenty systemu z oprogramowaniem pośredniczącym
5. Znaczenie i skalowalność
6. Zalety oprogramowania pośredniczącego
7. Wymagania dotyczące użytkowania
8. Rozszerzenie lub zmiana środowiska systemu
9. Alternatywy oprogramowania pośredniczącego
10. Wymagania oprogramowania pośredniczącego
11. Praktyczne obszary zastosowań w przemyśle

1. Czym jest oprogramowanie pośredniczące?

Oprogramowanie pośredniczące to podstawowe oprogramowanie, które łączy dwie oddzielne aplikacje. W środowisku przemysłowym poziom terenowy (OT), składający się z maszyn, urządzeń i elementów sterujących, jest połączony z systemami wyższego poziomu na poziomie IT, takimi jak bazy danych, ERP lub systemy chmurowe. To połączenie jest dwukierunkowe oraz może zatem zaczynać się na poziomie terenowym a kończyć na poziomie IT i odwrotnie z IT do OT.

Połączenie umożliwia rozproszonym urządzeniom i aplikacjom na komunikację oraz zamyka luki systemowe, które powstają z powodu różnorodnego środowiska systemowego. Oprogramowanie pośredniczące ustanawia zatem wymianę danych między różnymi systemami, które w praktyce są często izolowane.

2. Co robi oprogramowanie pośredniczące?

Oprogramowanie pośredniczące zapewnia, że wszystkie systemy w firmie mogą komunikować się ze sobą, po przez wykorzystanie wymiany danych. W tym procesie platformy i systemy oprogramowania pośredniczącego umożliwiają na łączenie kilku aplikacji oraz systemów jednocześnie.

Jednak różne systemy są często niekompatybilne ze sobą i nie mówią tym samym językiem, więc potrzebny jest pośrednik. To właśnie zadanie wykonuje oprogramowanie pośredniczące. Przekształca dane i udostępnia je w wymaganym języku (standardowym), aby poszczególne systemy mogły zrozumieć dane z innych systemów i odwrotnie. Dlatego platformy oprogramowania pośredniczącego są również znane jako pośrednicy lub oprogramowanie z funkcją pośredniczącą.

3. Funkcjonalność

Połączenie przez interfejsy

Wszystkie systemy i aplikacje w środowisku systemowym łączą się z oprogramowaniem pośredniczącym. Połączenie to odbywa się za pośrednictwem interfejsu, który przynosi ze sobą odpowiednie urządzenie lub system do połączenia. Za pośrednictwem tych interfejsów,
oprogramowanie pośredniczące zapewnia, że każdy system i każda aplikacja otrzymują dane w formacie, który mogą odczytać oraz przetworzyć.

Struktura transferu danych

Oprogramowanie pośredniczące pobiera dane ze źródła danych i je przekształca. Dane konwertuje w taki sposób, że system wyższego poziomu, taki jak baza danych, otrzymuje punkt danych od sterownika w formacie, który może odczytać i przetworzyć. Tworzy to połączenie z OT do IT, które umożliwia spójny i automatyczny transfer danych. Ten transfer może odbywać się zarówno bez ustandaryzowanej komunikacji, jak i w oparciu o standard komunikacji, taki jak OPC UA lub JSON.

4. Kompatybilne komponenty systemu z oprogramowaniem pośredniczącym

Oprogramowanie pośredniczące może integrować ze sobą wszystkie systemy i aplikacje, które posiadają interfejs. Ten interfejs jest warunkiem koniecznym do działania połączenia. Na przykład w OT czujniki, sterowanie maszynami, czytniki kodów kreskowych, skanery i drukarki etykiet mogą być podłączone do systemów IT wyższego poziomu za pomocą oprogramowania pośredniczącego oraz odpowiedniego interfejsu. W IT wszystkie komponenty systemu, takie jak serwery, bazy danych, systemy chmurowe, systemy ERP i MES, mogą być połączone w sieć z innymi komponentami systemu IT lub OT za pomocą oprogramowania pośredniczącego, jeśli mają również odpowiedni interfejs. 

5. Znaczenie i skalowalność

Dlaczego oprogramowanie pośredniczące jest ważne

Mówiąc obrazowo, oprogramowanie pośredniczące w firmie jest jak inżynier budowy mostów i pośrednik między wszystkimi istniejącymi systemami i aplikacjami. Tam, gdzie występują luki komunikacyjne bez użycia oprogramowania pośredniczącego, procesy nie są zautomatyzowane, a transfery danych nie są przejrzyste. Natomiast jakość, wydajność, a nawet w dłuższej perspektywie sukces firmy ucierpi. Zrównoważona strategia digitalizacji staje się zatem odległą perspektywą.

Zastosowanie oprogramowania pośredniczącego pozwala na stworzenie jednolitej struktury dla wszystkich systemów i aplikacji wykorzystywanych w firmie, co przekłada się na jednolitą oraz efektywną komunikację.

Możliwość skalowania pionowego i poziomego

Oprogramowanie pośredniczące oferuje możliwość skalowania poziomego i pionowego, zapewniając firmom niezbędne możliwości rozwoju. Skalowanie poziome występuje, gdy istnieje możliwość dodania większej liczby komponentów systemu w ramach środowiska systemowego. Możliwości skalowania pionowego pojawiają się, gdy w środowisku systemowym doda się dodatkowe zasoby, takie jak bazy danych lub serwery, które zwiększają moc obliczeniową. Jeśli nowe komponenty mają odpowiednie interfejsy do połączenia, oba skalowania są możliwe dzięki oprogramowaniu pośredniczącemu.

6. Zalety oprogramowania pośredniczącego

Sieciowanie ze sobą aplikacji i komponentów oprogramowania oraz tworzenie komunikacji między rozproszonymi systemami, urządzeniami a także aplikacjami przynosi liczne korzyści:

• • Sieciowanie: Urządzenia, maszyny i elementy sterujące na poziomie OT oraz systemy na poziomie IT nie działają już w izolacji od siebie, ale są ze sobą połączone w sieć.
  • Digitalizacja: Dzięki sieciowaniu oprogramowanie pośredniczące znacząco przyczynia się do zwiększenia tempa cyfryzacji w firmie. Zapewniając to jako podstawę, nadal promuje cyfrową transformację w całym przedsiębiorstwie.
  • Automatyzacja: Połączenie i sieciowanie rozproszonych komponentów systemu oferuje możliwość zautomatyzowanej oraz przejrzystej wymiany danych, która jest znacznie mniej podatna na błędy, a zatem bardziej wydajna.
  • Optymalizacja procesów: Gdy wszystkie komponenty systemu są połączone, a wszystkie dostępne w firmie dane są przechwytywane i analizowane, stanowi to podstawę optymalizacji przepływów pracy oraz procesów.
  • Wzrost wydajności: Przejrzyste przesyłanie danych i zoptymalizowane procesy idą w parze ze wzrostem wydajności, ponieważ zasoby mogą być lepiej kontrolowane oraz wykorzystywane. To również skutkuje innymi korzyściami, takimi jak zwiększona produktywność, niezawodność, redukcja kosztów i zapewnienie jakości.
  • Niezawodność procesu: Przejrzyste przesyłanie danych i wydajne procesy oznaczają, że zakłócenia w produkcji, na przykład mogą być szybko naprawiane lub w ogóle nie występują.
  • Zmniejszenie złożoności: Jednorodne środowisko systemowe jest mniej złożone i wymaga mniej wysiłku administracyjnego.

7. Wymagania dotyczące użytkowania

Najważniejszym warunkiem wstępnym do korzystania z oprogramowania pośredniczącego jest niezależność. Oprogramowanie pośredniczące powinno być niezależne od szczegółów sieci, w której jest używane, wraz z protokołami wymiany danych. Ponadto niezależność systemów operacyjnych jest istotna, aby oprogramowanie pośredniczące mogło działać na różnych platformach. Kolejnym wymogiem jest niezależność od konkretnych języków. Odpowiednie oprogramowanie pośredniczące musi być zgodne ze wszystkimi wymaganymi językami w istniejącym środowisku systemowym. Na koniec ważne jest, aby oprogramowanie pośredniczące działało w tle oraz aby na poziomie aplikacji nie było zauważalne z ilu poszczególnych komponentów składa się system.

8. Rozszerzenie lub zmiana środowiska systemu

W praktyce często zdarza się, że różnorodne środowisko systemowe ulega zmianie lub rozszerzeniu. Jeśli transfer danych odbywa się za pomocą oprogramowania pośredniczącego, rdzeń transferu pozostaje taki sam. Jest to całkowicie niezależne od tego, czy do istniejącego środowiska zostanie dodany nowy komponent systemu lub zostanie on zastąpiony. Oznacza to, że obecne środowisko systemowe można dowolnie zmieniać lub rozszerzać, zarówno w OT, jak i IT, co stwarza możliwość skalowania.

Na przykład możliwe jest przełączanie się z jednego systemu sterowania na inny bez zbędnych ceregieli. W ten sam sposób możliwe jest również zintegrowanie maszyny z innym parkiem maszynowym bez żadnych problemów.

9. Alternatywy oprogramowania pośredniczącego

Oprogramowanie pośredniczące kontra API

API (Application Programming Interface) to interfejs programistyczny oferujący, podobnie jak oprogramowanie pośredniczące, możliwość łączenia aplikacji w sieć i umożliwia im wzajemną komunikację. Jak sama nazwa wskazuje, korzystanie z API wymaga programowania. Poprzez API programiści mogą łączyć systemy za pomocą poleceń, funkcji, protokołów i obiektów.

Tak więc API jest również sposobem łączenia ze sobą komponentów systemu. W przeciwieństwie do API, oprogramowanie pośredniczące opiera się na wielu interfejsach, aby zapewnić większą elastyczność w integrowaniu systemów.

Oprogramowanie pośredniczące kontra protokoły

Protokół jest centralnym elementem komunikacji między systemami a aplikacjami. Definiuje sposób, w jaki wymieniane są informacje. Należą do nich na przykład reguły, formaty, parametry i właściwości danych, które zapewniają kompletny, bezbłędny i wydajny transfer danych. Przykładami protokołów IT są protokół HTTP, TCP lub IP.

Podobnie jak w przypadku API, każdy protokół reprezentuje sposób regulowania komunikacji między dwoma komponentami systemu. Z drugiej strony oprogramowanie pośredniczące łączy wiele protokołów i oferuje zaletę elastyczności w łączeniu poszczególnych komponentów systemu.

10. Wymagania oprogramowania pośredniczącego

Przy wyborze odpowiedniego oprogramowania pośredniczącego należy sprawdzić kilka kryteriów. Oprócz warunku niezależności od protokołów, systemów operacyjnych, języków i platform, a także działania w tle, w procesie selekcji należy wziąć pod uwagę kilka innych kryteriów:

• • Bezpieczeństwo: bezpieczeństwo jest kluczowym czynnikiem, gdy zbiera się i przesyła wiele danych. Poufne informacje, takie jak dane klientów lub produkcji, wymagają ochrony przed dostępem osób nieupoważnionych. Oprogramowanie pośredniczące musi zawsze spełniać najwyższe standardy bezpieczeństwa i gwarantować bezpieczeństwo.
  • Skalowalność: oprogramowanie pośredniczące powinno być możliwe do wdrożenia w sposób skalowalny. Bez większego wysiłku oprogramowanie pośredniczące powinno umożliwić dodawanie nowych komponentów systemu na poziomie IT i OT.
  • Różnorodność łączności: Aby uzyskać maksymalną elastyczność i odwzorować różnorodne środowisko systemowe w najlepszy możliwy sposób, oprogramowanie pośredniczące powinno zapewniać interfejs API i oferować możliwość integracji różnych protokołów.
  • Ciągły dalszy rozwój: wykorzystanie oprogramowania pośredniczącego powinno wspierać długoterminową strategię cyfryzacji firmy. Szczególnie ważne jest, aby oprogramowanie było stale optymalizowane i rozwijane, a także aby były oferowane regularne aktualizacje i wsparcie.
  • Wysiłek programistyczny: Jeśli firma ma tylko ograniczone zasoby na interfejsy programistyczne lub nie ma ich wcale, jest to ważne kryterium przy wyborze odpowiedniego oprogramowania pośredniczącego. Istnieje oprogramowanie pośredniczące, takie jak OPC Router, które umożliwia połączenie poszczególnych komponentów systemu na graficznym interfejsie użytkownika i dla którego znajomość programowania nie jest warunkiem koniecznym do użytkowania. 

11. Jakie są praktyczne zastosowania oprogramowania pośredniczącego w przemyśle?

Jego uniwersalna funkcjonalność pozwala na używanie oprogramowania pośredniczącego w różnych branżach i przypadkach zastosowania, a tym samym wspiera transformację cyfrową. Poniżej wyjaśniamy dwa praktyczne przykłady z przemyśle, w których procesy i transfery danych są kontrolowane za pomocą oprogramowania pośredniczącego.

Dostarczanie sterownikowi (PLC) danych i decyzji

W automatyzacji kontrolerzy koordynują złożone sekwencje maszyn i procesy produkcyjne. W łańcuchu produkcyjnym wiele decyzji zależy od danych z innych systemów. Przykładem są dane zamówienia klienta, które różnią się w zależności od klienta i są przechowywane w bazie danych lub systemie ERP. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu oprogramowania pośredniczącego do automatyzacji przesyłania tych danych do PLC. Oprogramowanie pośredniczące przechwytuje dane zamówienia klienta i wysyła je do PLC w celu rozpoczęcia produkcji. Na podstawie zdefiniowanych standardów komunikacji, na przykład OPC UA, oprogramowanie pośredniczące może komunikować się z maszyną. Ta komunikacja eliminuje potrzebę ręcznego wprowadzania danych zamówienia bezpośrednio w OT i zapewnia szybką i wydajną produkcję.

Odbieranie alarmów i tym samym monitorowanie produkcji

Niezbędnymi elementami wydajnej produkcji są pozyskiwanie danych maszynowych i ich ocena. Za pomocą oprogramowania pośredniczącego dane z systemu sterowania można połączyć z IT. W przemyśle decydującą zaletą jest tutaj alarmowanie. Oprogramowanie pośredniczące odbiera dane z maszyny, analizuje je w czasie rzeczywistym i może wysyłać powiadomienia na podstawie tych danych. Na przykład oprogramowanie pośredniczące może być używane do wysyłania alertu do odpowiedniego pracownika, gdy zadanie produkcyjne zostanie ukończone. Następnie pracownik może przesłać kolejne zamówienie z systemu do maszyny i rozpocząć produkcję kolejnego produktu. Dopuszczalne wartości na maszynie mogą być również przesyłane do systemu IT za pośrednictwem alarmów. Na przykład, jeśli temperatura w maszynie jest zbyt wysoka, pracownicy mogą zostać poinformowani w czasie rzeczywistym i zareagować oraz zainicjować środki zaradcze. W ten sposób można zapobiec zatrzymaniom produkcji i uniknąć przestojów.

Więcej informacji

Dzięki naszemu artykułowi, dowiedz się więcej o Przemyśle 4.0 – czwartej rewolucji przemysłowej. Charakteryzuje się ona wieloma zainteresowanymi podmiotami w produkcji przemysłowej, które są połączone w sieć i wchodzą ze sobą w interakcje. Obejmuje to klientów, produkty, maszyny, systemy oprogramowania oraz osoby zaangażowane w produkcję.

OPC UA jest jednym z najważniejszych standardów komunikacji dla Przemysłu 4.0 i IoT. Nasze wprowadzenie „Czym jest OPC UA?” daje przegląd tego, co jest ważne dla praktycznego zastosowania oraz zapewnia niezbędne ukierunkowanie dla twojego projektu wśród wielu pojęć technicznych.

OPC Router to oprogramowanie pośredniczące, które umożliwia łatwą i intuicyjną integrację systemów.
Przetestuj OPC Router już teraz w bezpłatnej i pełnej wersji demonstracyjnej.