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 rozwiązanie middleware może pomóc pokonać. 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 wszystkie te systemy w firmie współpracowały ze sobą bezproblemowo, komunikując się ze sobą. Właśnie tutaj przydaje się middleware. W naszym artykule dowiesz się wszystkiego, co musisz wiedzieć o middleware w zastosowaniach przemysłowych i jakie znaczenie ma korzystanie z middleware dla transformacji cyfrowej w branży.

Zawartość

1. Definicja middleware
2. Co robi middleware?
3. Funkcjonalność
4. Łączone komponenty systemu
5. Znaczenie i skalowalność
6. Zalety middleware
7. Wymagania dotyczące użytkowania
8. Rozszerzenie lub zmiana krajobrazu systemu
9. Alternatywy middleware
10. Wymagania middleware
11. Praktyczne obszary zastosowań w przemyśle

1. Czym jest oprogramowanie pośredniczące?

Middleware 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 i może zatem zaczynać się na poziomie terenowym i kończyć na poziomie IT i odwrotnie z IT do OT.

Połączenie umożliwia rozproszonym urządzeniom i aplikacjom komunikację i zamyka luki systemowe, które powstają z powodu heterogenicznego krajobrazu systemowego. Middleware ustanawia zatem wymianę danych między różnymi systemami, które w praktyce są często izolowane.

2. Co robi oprogramowanie pośredniczące?

Jako oprogramowanie, middleware zapewnia, że ​​wszystkie systemy w firmie mogą komunikować się ze sobą, wykorzystując wymianę danych. W tym procesie platformy i systemy middleware umożliwiają łączenie kilku aplikacji i systemów jednocześnie.

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

3. Funkcjonalność

Połączenie przez interfejsy

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

Struktura transferu danych

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

4. Jakie komponenty systemu może połączyć oprogramowanie pośredniczące?

Oprogramowanie middleware może łączyć ze sobą wszystkie systemy i aplikacje, które mają 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 middleware i 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 middleware, jeśli mają również odpowiedni interfejs.

5. Jakie są powody stosowania w firmie?

Dlaczego oprogramowanie pośredniczące jest ważne

Mówiąc obrazowo, middleware jest jak budowniczy mostów w firmie i pośrednik między wszystkimi istniejącymi systemami i aplikacjami. Tam, gdzie występują luki komunikacyjne bez użycia middleware, procesy nie są automatyczne, a transfery danych nie są przejrzyste, jakość, wydajność, a w dłuższej perspektywie sukces firmy cierpią. 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 i efektywną komunikację.

Możliwość skalowania pionowego i poziomego

Oprogramowanie middleware oferuje możliwość skalowania poziomego i pionowego, zapewniając firmom niezbędne możliwości wzrostu. Skalowanie poziome występuje, gdy istnieje możliwość dodania większej liczby komponentów systemu w ramach krajobrazu systemowego. Możliwości skalowania pionowego pojawiają się, gdy w krajobraz systemowy wbudowuje się dodatkowe zasoby, takie jak serwery lub bazy danych, które zwiększają moc obliczeniową. Jeśli nowe komponenty mają odpowiednie interfejsy do połączenia, oba skalowania są łatwo możliwe dzięki middleware.

6. Jakie są korzyści ze stosowania oprogramowania pośredniczącego?

Łączenie ze sobą aplikacji i komponentów oprogramowania oraz tworzenie komunikacji między rozproszonymi systemami, urządzeniami i 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 i 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 i procesów.
  • Wzrost wydajności: Przejrzyste przesyłanie danych i zoptymalizowane procesy idą w parze ze wzrostem wydajności, ponieważ zasoby mogą być lepiej kontrolowane i 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: Jednorodny krajobraz systemowy jest mniej złożony i wymaga mniej wysiłku administracyjnego.

7. Jakie są wymagania dotyczące korzystania?

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 krajobrazie systemowym. Na koniec ważne jest, aby oprogramowanie pośredniczące działało w tle i aby na poziomie aplikacji nie było zauważane nic na temat tego, z ilu poszczególnych komponentów składa się system.

8. Co się dzieje w przypadku rozszerzeń lub zmian w środowisku systemowym?

W praktyce często zdarza się, że heterogeniczny krajobraz systemowy 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 krajobrazu zostanie dodany nowy komponent systemu, czy też zostanie on zastąpiony. Oznacza to, że obecny krajobraz systemowy 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. Jakie są alternatywy dla oprogramowania pośredniczącego?

Oprogramowanie pośredniczące kontra API

API (Application Programming Interface) to interfejs programistyczny oferujący, podobnie jak middleware, możliwość łączenia aplikacji w sieć i umożliwiania im wzajemnej komunikacji. 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, middleware opiera się na wielu interfejsach, aby zapewnić większą elastyczność w łączeniu systemów.

Oprogramowanie pośredniczące kontra protokoły

Protokół jest centralnym elementem komunikacji między systemami i 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. Jakie wymagania musi spełniać dobre oprogramowanie pośredniczące?

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. Dodawanie nowych komponentów systemu na poziomie IT i OT powinno być możliwe za pomocą oprogramowania pośredniczącego bez większego wysiłku.
    Różnorodność łączności: Aby uzyskać maksymalną elastyczność i odwzorować heterogeniczny krajobraz systemowy 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 middleware w różnych branżach i przypadkach użycia, a tym samym wspiera transformację cyfrową. Poniżej wyjaśniamy dwa praktyczne przykłady z branży, w których procesy i transfery danych są kontrolowane za pomocą middleware.

Dostarczanie kontrolerowi (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

Pozyskiwanie danych maszynowych i ocena tych danych są niezbędnymi elementami wydajnej produkcji. 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 odpowiedzialnego pracownika, gdy zadanie produkcyjne zostanie ukończone. Pracownik może następnie przesłać następne zamówienie z systemu do maszyny i rozpocząć produkcję kolejnego produktu. Wartości graniczne 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 mogą zareagować oraz zainicjować środki zaradcze. W ten sposób można zapobiec zatrzymaniom produkcji i uniknąć przestojów.

Więcej informacji

Dowiedz się więcej o Przemyśle 4.0 – czwartej rewolucji przemysłowej – dzięki naszemu artykułowi. Charakteryzuje się wieloma interesariuszami w produkcji przemysłowej, którzy są połączeni w sieć i wchodzą ze sobą w interakcje. Obejmuje to klientów, produkty, maszyny, systemy oprogramowania i osoby zaangażowane w produkcję.

OPC UA jest jednym z najważniejszych standardów komunikacji dla Industrie 4.0 i IoT. Nasze praktyczne wprowadzenie „Czym jest OPC UA?” daje przegląd tego, co jest ważne dla praktycznego zastosowania i zapewnia niezbędną orientację dla Twojego projektu wśród wielu terminów technicznych.

OPC Router to middleware, który umożliwia łatwe i intuicyjne łączenie systemów.
Przetestuj OPC Router już teraz w bezpłatnej i pełnej wersji demonstracyjnej.