Yönetici Özeti
Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) olarak bilinen dijital dönüşüm, birçok sektör için yeni ve karmaşık zorluklar yaratıyor. Parçalı çözümler, sınırlı standartlar, olgunlaşmamış güvenlik modelleri ve dijital varlıkların bakımına yönelik yetersiz yaklaşımlar, kuruluşların değerli IIoT çözümlerini ölçeklemesini engelleyen etkenler arasında yer alıyor. Bilgi teknolojisi (IT) ve operasyonel teknoloji (OT) kuruluşlarının uyum sağlama ve/veya bir noktada birleşmesi de giderek daha fazla önem taşıyan bir başarı faktörüdür.
Artan sayıda uç cihaz, sürekli artan veri hacimleri ve mevcut altyapı kısıtlamaları göz önüne alındığında, karmaşıklığı azaltmak ve ölçekleme gereksinimlerini basitleştirmek özellikle kritik önem taşımaktadır. Bu hedeflere ulaşmak için iki temel kavram, iş yükü konsolidasyonu ve düzenlemedir. Kuruluşlar, bu iki kavramı birleştirerek ve birleşik bir uç altyapıyı tanımlayarak, IIOT'nin uygun maliyetli ölçeklemesini sağlayabilir ve güvenliği artırırken sermaye giderlerini azaltabilir. Intel, kuruluşların uçtaki iş yüklerini birleştirmelerine ve IIoT çözümlerini verimli bir şekilde ölçeklemelerine yardımcı olmak için tasarlanmış Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesini sunarak bunu kolaylaştırmıştır.
Bu makale Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesi hakkında daha fazla bilgi sunarak, sektör lideri bir kuruluş olan Georgia - Pacific (GP)'in bu yenilikçi yaklaşımı nasıl uyguladığını ve şirketin başardığı sonuçları açıklayan bir durum incelemesi sunar.
Fırsat Alanları
IIoT, verimliliği, güvenilirliği artırarak ve israfı azaltarak OT'nin çalışma şeklini dönüştürüyor. Bulut, birçok OT iş yükü için güçlü bir araçtır, ancak IIoT kullanım durumları için zaman zaman yetersiz kalabilir. Kontrol düzlemi gecikmesi, uzaktaki devasa veri hacimleri ve veri toplama (bağlamı korurken) gibi sorunlar, tamamlayıcı bir yetenek gerektirir. Uç bilişimin devam eden gelişimi, bu eksikliği tamamlayıp sorunların çözülmesini sağlıyor. Ancak, uçta ele alınması gereken başka önemli zorluklar da var:
- Uç yığınlarında karmaşıklık artıyor. Yönetilebilirlik standartlarının eksikliği nedeniyle, bu sistemlerin yönetimi genellikle manuel müdahale gerektirir. Bu genellikle dahili olarak veya üçüncü taraflar aracılığıyla ele alınır ve bu da, güvenilirliği azaltırken ek maliyet ve karmaşıklığı beraberinde getiren standart dışı sistem yaklaşımlarına yol açar.
- IT/OT'nin bir noktada birleşmesi de önemli bir zorluktur. Geçmişte OT sistemlerini IT entegrasyonu olmadan kapalı devre olarak tutmak yaygın bir uygulamaydı. Bu artık bir seçenek değil. Günümüzün rekabetçi ortamında, altyapıyı bu şekilde çoğaltmak ideal bir çözüm değildir.
Intel, bu sorunları ele almak amacıyla, birçok sektörden en iyi 100 şirketle ortaklaşa, ölçeklenebilir, yönetilebilir ve gerçek iş değeri sağlayan bir IoT devreye almak için herhangi bir müşterinin kullanabileceği disiplinler ve yönergelerden oluşan Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesini oluşturdu.
Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesi, uçtan uca IoT çözümleri oluşturmak için bir temel sağlar. İşletme ihtiyaçlarını desteklemek ve kuruluş genelinde IoT çözüm mimarilerinin tutarlılığı, ölçeklenebilirliğini ve bütünlüğünü sağlamak için doğru yapı taşlarını seçme konusunda rehberlik içerir. Çerçeve ayrıca müşterilerin tercih ettikleri yapı taşlarını kullanarak uygulayabilecekleri bir referans mimari de içerir.
Nihayetinde, Intel'in bu çerçevesi, müşterilerin her disiplinde standardizasyon değerini ve kullanabilecekleri seçenekleri net bir şekilde anlamalarına yardımcı olur, ve bu sayede müşteriler işleri için en iyisinin ne olduğu konusunda bilinçli kararlar alabilirler.
İş Yükü Konsolidasyonu Değeri
Bu modernizasyon için önemli bir disiplin, iş yükü konsolidasyonudur. Yeni ve eski sistemleri uç bilgi işlem ortamlarında birleştirmek, birden fazla amaca hizmet edebilir ve toplam sahip olma maliyetini çeşitli şekillerde azaltabilir. Örnekler şunları içerir:
- Kuruluşlar, iş yüklerinin düzenlenmesini sağlayan bir platformdan faydalanarak altyapı maliyetlerini azaltabilir, sistemleri işlevsel olarak güvenli ve emniyetli hale getirebilir ve sistem yönetimini basitleştirebilir.
- Bileşenlerin sayısının azaltılması, kuruluşların faaliyetlerini düzene koymasına, üretkenliği artırmasına, maliyeti ve karmaşıklığı azaltmasına olanak sağlar.
- Kuruluşlar, bakım için el altında bulundurulması gereken benzersiz cihazların sayısını ve ilgili eğitim ve destek personelin giderlerini önemli ölçüde azaltarak, hem sermaye harcamalarını (CAPEX) hem de işletme giderlerini (OPEX) düşürebilir.
- Sistemin eskimesiyle ilişkili maliyetleri azaltmak, iş yükü konsolidasyonunun bir başka artısıdır. Kuruluşlar, iş yüklerini tek bir cihazın birden fazla kullanım durumunu barındıracak şekilde birleştirerek, gelecekte yükseltilecek veya değiştirilecek daha az cihaza sahip olmalarını sağlayabilir.
GP, dahili dijital dönüşümü sağlamak için çalışan ilk öncülerden biri olarak bu girişimde Intel ile iş birliği yapıyor.
Şekil 2'de uç bilgi işlem altyapısının bir parçası olarak çok katmanlı sistem ontolojisi şeklinde gösterilen, Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesinin iki ana bileşeni vardır:
- Uç Bilgi İşlem Cihazları: Bunlar genellikle IoT ağ geçitleri olarak adlandırılan cihazlardır. Birkaç IoT çözümünü barındırmak için yeterli işlemci gücüne sahiptirler (her biri Intel® Core™ i7 işlemcilere dayalı sistemler). Uç Bilgi İşlem Cihazları sensörlere yakın konuşlandırılır, onlardan doğrudan veri alır ve aynı zamanda belirli eylemleri gerçekleştirmek için aktüatörler ile etkileşime girer. Uç Bilgi İşlem Cihazları, IT tarafından standartlaştırılmıştır ve hem donanımı hem de yazılımı içerir. Esasen, BT belirli donanım bileşenlerine sahip bir cihaz seçer ve cihaz, Ubuntu* işletim sistemini (OS) ve bir veya daha fazla kullanım durumunda çalışmasına olanak sağlayan bir dizi başka yazılımı içerir.
- Uç Sunucu: Şirket içi, yüksek işlemcili sunucular (Intel® Xeon® işlemciler kullanan), birçok Uç Bilgi İşlem Cihazından gelen verileri birleştirmek veya video analizi gibi ağır iş yüklerini işlemek için gereklidir. Bu yerel sunucular, bulut sağlayıcılarından bağımsız olarak daha yüksek kullanılabilirlik, daha düşük gecikme süresi ve azaltılmış veri iletimi sağlar.
İş Yükü Konsolidasyonu Avantajları
Önceki bölümde anlatıldığı gibi, iş yükü birleştirmenin temel amacı toplam sahip olma maliyetini azaltmak ve aşağıdaki faydaları sağlamaktır:
- Sistem Ekipman Ayak İzini Azaltın: Her nokta çözümü için özel bir uç bilgi işlem cihazına sahip olmak yerine, tek ve daha becerikli bir cihaz birkaç IoT çözümünü/bileşenini barındırabilir.
- Kurulum ve Yönetim Kolaylığı: Kuruluşlar, nokta çözümler tarafından kullanılan cihazların sayısını azaltarak, yönetmeleri gereken cihaz sayısını önemli ölçüde azaltabilir, bu da daha az operasyonel iş anlamına gelir.
- Güvenliği artırın: Kuruluşlar, donanımlarını (HW), sabit yazılımlarını (FW) ve yazılımlarını (SW) azaltarak ağlarının saldırı yüzeyini en aza indirme potansiyeline sahiptir.
- Sistem Entegrasyon Karmaşıklığını ve Verilere Erişimi Azaltın: Farklı iş yüklerinin aynı cihazda bir arada bulunmasına izin vermek için bir çerçeve gereklidir. Bu, çözümün devreye alınmasını ve entegrasyonunu kolaylaştırır. Kurumsal veri yolu, farklı çözümler tarafından sağlanan verileri alır.
- Temel Süreç Kontrol Sistemlerinin Güvenilirliğini Artırın: Veri taleplerinin tekrarlanmasını en aza indirin ve kritik (ancak eskimiş) kontrol sistemlerindeki yükü azaltın.
- Satıcıya Bağımlı Kalmamayı Garantiye Alın: Müşteriler, verilerini her bir çözümden alabilir ve satıcılar, müşteri tarafından tanımlanan donanıma uyum sağlamalıdır.
- Uçta Toplu Bilgi İşlem Kullanımını Optimize edin: Cihaz başına sadece birkaç hizmet çalıştıran uç cihaz kaynaklarının verimsiz kullanımını ortadan kaldırın.
- IoT Teknolojilerinin Benimsenmesini Hızlandırın: Kuruluşlara dijital dönüşüm konusunda yardımcı olun.
Durum İncelemesi – Georgia-Pacific
Georgia-Pacific, dünyanın önde gelen kağıt mendil, kağıt hamuru, kağıt, ambalaj, yapı ürünleri ve ilgili kimyasal üreticilerden biridir. GP, şirketin Kuzey Amerika'da faaliyet gösterdiği 150'den fazla üretim lokasyonunda dönüşüm girişimlerini hızlandırmak ve üretim verimliliğini, sürdürülebilirliği, işçi güvenliğini ve ürün kalitesini sürekli iyileştirmek için dijital teknolojilere yönelik agresif bir yatırım politikası izlemektedir.
Teknolojideki gelişmeler, doğru alanlarda uygulandığında üretim operasyonlarını dönüştürebilen çok çeşitli IIoT çözümleri sağlamıştır. Bununla birlikte, rekabet gücünü korumak için kuruluşların bu çözümleri hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde ölçeklemesi gerekir. Yine de, IIoT çözümlerinin sektörler arasında hızla benimsenmesi, pazarın ayrışmasını ve çeşitli teknoloji seçeneklerini beraberinde getirdi. Pek çok satıcı çözümü, tescilli uç bilgi işlem cihazlarıyla tamamlanmış eksiksiz bir uçtan uca yığın kurarak, her biri dijital bakım, entegrasyon, güvenlik ve destek gerektiren çok sayıda farklı, kapalı çözüm çalıştıran kurulumlarla sonuçlanır.
Georgia Pacific, başlangıçta IIoT çözümlerinden memnun olmasına rağmen, bu "silo" yaklaşımının IIoT yeteneklerini genişletmeye çalışırken, çözümleri ölçeklemeyi zorlaştırdığını fark etti. GP'nin keşfettiği gibi, bir dizi farklı IIoT çözümünü desteklemek, zaman içinde giderek daha pahalı ve yoğun emek gerektiren bir hale gelir. Uzun vadeli destek maliyetleri hızlıca birikir ve çözümü uygulamak için birincil etkenleri zayıflatır. Ortaya çıkan çözümün artan karmaşıklığı, aynı zamanda güvenilirliği azaltabilir ve üretim kontrol sistemleri gibi kaynak sistemlerde istikrarsızlığa yol açabilir.
Intel'in yardımıyla GP, iş yüklerini daha becerikli uç bilgi işlem cihazlarında birleştirmenin, kapsayıcılar ve sanal makineler kullanarak bilgi işlem hizmetlerini kapsüllemenin, şirketin IIoT çözümlerinin paketlerini geniş ölçekte kurmasını ve yönetmesini sağladığını öğrendi.
IIoT çözümlerini donanımı birleştirmeden ölçeklemeye çalışmak ve iş yüklerini yönetmek için daha verimli bir yaklaşım kullanmak, göz korkutucu olabilir. Büyük bir üretim kuruluşu için bilgi işlem varlıklarının bakımı ve desteği zaten çok büyük bir girişimdir. Yüksek düzeyde çalışma süresi ve performans gerektiren daha fazla düğüm eklemek, görevi daha da zorlaştırır.
GP Muskogee tesisinde devreye alınan Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesi'nden edinilen deneyime göre, birlikte çalışan Intel ve GP takımları çerçeveden yararlanmanın IIoT sistemlerini devreye almak, kullanımı sürdürmek ve ölçeklemeyi etkinleştirmek için gereken kaynak (hem iş gücü hem de donanım) sayısını nasıl önemli ölçüde azaltabileceğini belirledi.
Yerel ekipler, üç farklı sağlayıcıdan üç farklı IIoT çözümü için bilgi işlem iş yüklerini tek bir standart bilgi işlem yığını halinde birleştirebildiler. Çözümler, alan ağ geçidinden değişen derecelerde G/Ç ve uç sunucudan bilgi işlem gerektirdi.
Aşağıda listelenen konsolide iş yükleri, şu anda kuruluş genelinde devreye alınan tipik IIoT çözümlerinin temsilcisidir.
- Bilgisayar Görüşü Tabanlı Anormallik Algılama Hizmeti: Bu sistem, işletme ortamındaki değişiklikleri belirlemek için sabit kameralar kullanır. Bu özelliğin nasıl uygulanabileceğine dair örnekler arasında şunlar bulunmaktadır: kör noktalar veya çıkış engelleri gibi güvenlik tehlikelerine yol açabilecek uygun olmayan alanlara yerleştirilmemelerini sağlamak için izleme materyalleri; makineyi koruyan kalkanın hasar görüp görmediğini tespit etme; kalite ve güvenilirliği etkileyebilecek olayları proaktif şekilde tanımlamak için bir makinenin olağan ya da olağan dışı bir şekilde çalışıp çalışmadığını belirleme.
- Yapay Zeka Tabanlı Nesne Algılama Güvenlik Sistemi: Güvenlik risklerini çeşitli şekillerde azaltır - örneğin, hareketli ekipmanlar için yüksek trafik ortamlarındaki yayaları tespit etmek ve aydınlatma ve/veya otomatik kapılar yoluyla daha fazla görünürlük sağlamak.
- Uzun Mesafeli Ortam Sensör Sistemi: Sensörleri güçlendirin ve daha önce ağa eklenmesi maliyetli olan tesis ekipmanlarını bağlayın. Bu varlıklar genellikle ana üretim alanlarının dışında olduğundan, bu sensörlerden gelen bilgiler, gelişmiş güvenilirlik ve verimliliğe imkan tanıyabilecek işletme parametrelerine ek görünürlük sağlayabilir. Bu üç iş yükü, birlikte uygulandığında, üretim operasyonlarının dönüşümünü sağlayabilen ve üretim verimliliği, sürdürülebilirliği, işçi güvenliği ve ürün kalitesinde iyileştirmelere imkan veren ilgili yeteneklerin küçük bir temsilidir.
Ekip, ilk kurulumdan elde edilen bilgilere dayanarak, eski yaklaşıma kıyasla aşağıdaki tasarrufları tahmin etti:
|Beklenen Tasarruflar||Maliyet Düşürme||Katkıda Bulunan Faktör ve Notlar|
|Bakım ve Destek||%30+||Azaltılmış eğitim ve sorun giderme; basitleştirilmiş entegrasyon, yama, yükseltmeler vb.|
|Donanım||%30+||5-7 yıllık değişim ile ilk maliyet|
|Performans ve Çalışma Süresi||%10||Azaltılmış MTBF ve MTTR (yalnızca iş gücü)|
|İlk Kurulum (Tek Sefer)||%40+||Görüntü ve iş yükü kurulumu, ağ oluşturma, montaj ve aktivasyon|
Bu iş yüklerini desteklemek için gerekli olan tüm cihazlar, IT tarafından standart cihazlar olarak, düzenli yönetilebilirlik araçlarıyla, uç bilgi işlem cihazları için güvenli standart işletim sistemi görüntülerine ve uç sunucu tarafında bir sanallaştırma ortamına sahip olarak yönetilir. Bu, IT/OT birleşimine yardımcı olur.
Veri yönetimiyle ilgili olarak, GP’nin IoT çözümlerinden gelen bilgileri kaydetmesine olanak vererek satıcıya bağımlılığı ortadan kaldıracak şekilde katman başına bir MQTT (Mesaj Kuyruğu Telemetri Aktarımı) aracısı vardır. Bu durum şirketin içgörü oluşturma için gerekli olan toplu/zenginleştirilmiş verileri üretmesine olanak verir.
Ayrıca GP, iş yüklerinin düzenlenmesine yardımcı olabilecek bir platforma sahip olarak, iş yüklerini belirli bir zamanda mevcut en iyi düğümlere yerleştirerek altyapı kaynaklarını verimli bir şekilde yönetebilir.
Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesi, Georgia Pacific'e dijital dönüşüm yolculuğunda açıkça yardımcı olmaktadır. GP, Intel çerçevesini kullanarak yeni IIoT çözümlerinin kurulmasını daha sürdürülebilir bir şekilde hızlandırıyor ve bu çözümlerin işletim tesislerinde ölçeklenmesini basitleştirirken bu yeni platformu çalıştırma ve bakım maliyetlerini en aza indiriyor.
Sonuç
Georgia-Pacific örneğinin açıkça gösterdiği gibi, Intel® IoT Birleşik Uç Bilişim Çerçevesi, kuruluşların uçtan uca IIoT çözümleri oluşturmak ve verimli bir şekilde ölçekleme yapmak için ihtiyaç duyduğu disiplinleri ve rehberliği sağlar. Kuruluşlar, giderek karmaşık ve maliyetli hale gelen farklı IoT çözümlerini desteklemeye devam etmek yerine uçtaki iş yüklerini birleştirmek ve düzenlemek için Intel çerçevesini kullanarak, sermaye harcamalarını azaltıp toplam sahip olma maliyetlerini düşürürken, güvenliği, performansı ve güvenilirliği artırabilir.
Yazarlar
Dave Nettuno
Georgia-Pacific
Kurumsal IoT Mimarı
Kit Fennell
Georgia-Pacific
Teknoloji Lideri
Dalibor Labudovic
Georgia-Pacific
Sistem Mühendisi
Marcos E. Carranza
Intel Corporation
Kıdemli IoT Çözümleri Mimarı
Cesar Martinez Spessot
Intel Corporation
Mühendislik Direktörü
Kıdemli IoT Çözümleri Mimarı
Lakshmi Talluru
Intel Corporation
Üst Düzey Direktör - Dijital Dönüşüm
Jennifer Frieda
Intel Corporation
Hesap Yöneticisi