Ipar 4.0 keretrendszer

Az Ipar 4.0 platform célja, hogy megkönnyítse ember és technológia interakcióját úgy, hogy az ipari üzem minden szint-jén információkkal látja el például azokat a személyeket és/vagy eszközöket, akik/amelyek hozzáférhetnek a folyamatér-zékelőkhöz, illetve a végső eleminformációkhoz (például a mért értékekhez, a konfigurációs beállításokhoz stb.).

 

A címben megnevezett keretrendszer arra a feltevésre alapoz, hogy a kiber-fizikai rendszerek valós időben kommunikál-nak egymással, és ezzel mintegy létrehozzák a „Dolgok Internetét”. A Smart Factory („okos gyár”) koncepció lényege, hogy az eszközök vezeték nélküli összeköttetésben állnak egymással. Ez a forgatókönyv arról szól, hogy az Ipar 3.0 plat-formon napjainkban szerveződő és működő gyárakkal ellentétben itt már nincs központi irányító rendszer. A jövő Smart Factory SIS rendszerét „kiber-fizikai rendszernek” hívják majd.

 

Az Ipar 4.0 koncepció támogatói azzal számolnak, hogy a dolog lényegéből fakadó optimalizálás fokozza majd a műkö-dés nyereségességét és a termelés rugalmasságát, így a vállalkozás üzleti modellje gyorsan lekövetheti a piaci változáso-kat.

 

Mindenki tudja, hogy a feldolgozóipar jellegénél fogva „veszélyes üzemnek” számít, hiszen gyúlékony, robbanásveszé-lyes és mérgező anyagok sokaságát dolgozza fel. Épp ezért egy kibertámadás akár halálos áldozatokkal is járhat, vagy környezeti katasztrófát okozhat. Felmerül tehát a kérdés: milyen főbb kihívásokra kell választ adnia a Smart Factory koncepció szellemében tervezett és működtetett műszeres biztonsági rendszereknek (Safety Instrumented Systems, SIS)?

 

 

A biztonsági eszközökre gyakorolt hatás

Az Ipar 4.0 koncepció alapelve, hogy a rendszerek – ezen belül azok az eszközök is, amelyek IP-címmel rendelkeznek – egytől egyig közvetlenül vagy vezeték nélkül rácsatlakoznak az Internet világszerte elérhető infrastruktúrájára. Kulcsfon-tosságú tehát, hogy az Ipar 4.0 üzemi rendszerkörnyezet igazolható módon védett legyen a kibertámadásokkal szem-ben.

 

Természetéből adódóan az irányítási rendszerek vezeték nélküli kommunikációja erősen ki van téve a természeti környe-zet, illetve az ember hatásainak. A villámlástól a kedvezőtlen időjárási körülményeken, a szoláris mágneses viharokon és plazmakilökődésen át az épületek és az üzemi berendezések képezte akadályokig egy sor dolog tartozhat ide. Az ember más vezeték nélküli eszközökön, vagy akár hackerek és terroristák jól kiépített vezeték nélküli infrastruktúráján keresztül éreztetheti hatását.

 

Ahhoz, hogy az adatfelhőből az üzemi rendszer működéséhez szükséges adatokat, az ott elérhető hibajavító programo-kat, malware szkennereket és vírusirtó programokat letöltsük rendszerünkre, annak feltétlenül hozzá kell férnie a virtuá-lis térben rendelkezésre álló óriási adatmennyiséghez (Big Data), ez pedig már befolyásolhatja üzemi folyamataink stabi-litását. 

 

A jövő „valós idejű” kommunikációjának elég gyorsnak kell lennie ahhoz, hogy eleget tehessen az ipari folyamatok au-tomatizálásával szemben támasztott követelményeknek. A leendő Ipar 4.0-ás környezet magvát képező mai biztonsági terepi buszok egyelőre túlságosan lomhák ahhoz, hogy a folyamatok biztonságát érintő összes alkalmazásból kivegyék a részüket. 

 

A szoftververziók hatalmas száma és az eszközök egyre rövidülő élettartama lehetetlenné fogja tenni, hogy a felhasználó egy-egy biztonsági alkalmazás céljára szánt eszközzel kapcsolatban olyan információkhoz jusson, amelyekből megtud-hatja, hogy korábban mások is használták-e már azt az eszközt, és bevált-e a gyakorlatban.

 

Az okos gyár eszközei és rendszerei rendkívül bonyolult szoftveres háttérrel rendelkeznek majd. Az előttünk álló fejlődés kulcsát jórészt az óriási teljesítményre képes új szoftvereszközök jelentik. Ahogy szoftverfüggőségünk erősödik, úgy egyre megbízhatóbban működő szoftverekre lesz szükségünk. Végső soron az is előfordulhat, hogy az „emberi tényező” lesz az Ipar 4.0-ás platformon működő biztonsági rendszerek leggyengébb láncszeme.

 

Az Ipar 4.0 elősegíti az eszközök és a rendszerek modularizációját. A jövő gyárának működése olyan modulokból áll majd össze, amelyek az automatizálás alapját alkotó „építőkövekként” illeszkedhetnek egymáshoz. Meglehet, a modula-rizáció koncepciója némileg ellentétben áll a biztonsági rendszerek tervezésének és fejlesztésének szükségszerűen „telje-sítményalapú” szemléletével.

 

A tervezés – és ezen belül az olyan kiber-fizikai rendszerek létrehozása, amelyek programozható és Internetre csatlakoz-tatható terepi eszközöket tartalmaznak – szintén modulrendszerűvé válik (különböző szolgáltatók legkülönfélébb eszkö-zei/alkatrészei), alapkonfigurációban vezeték nélküli csatlakoztathatóságot biztosít és a biztonsági eszköz teljes életciklu-sa során nagy hangsúlyt fektet a tervező, a szoftverfejlesztő, az operátor és a karbantartó személyzet hozzáértésére. Az Ipar 4.0-ás rendszerek üzemeltetése és karbantartása várhatóan sokkal nagyobb mértékben támaszkodik majd a for-galmazó, a gyártó és más harmadik fél támogatására, mint eddig, mivel az operátor képtelen lesz egymaga elvégezni minden műveletet (az automatizálás összetettsége immár a szakértői szintű diagnosztikai képességek magasságába emelkedik), illetve a rendszerszintű karbantartás munkáját.

 

Hogyan kezeljük a problémát?

Jelenleg nincs olyan szabvány, amely egy Ipar 4.0-ás biztonsági rendszer számára kereteket szabna. Ahhoz, hogy a mű-szeres biztonsági rendszerek (SIS) Ipar 4.0-ás koncepciójára átálljunk, az érdekelt feleknek és a befektetőknek minden eddiginél nagyobb súlyt kell fektetniük a munkatársak szakmai tudására, és a működés funkcionális biztonságának kér-déseit a kiberbiztonság kérdéseivel együtt kell középpontba helyezniük. Az irányítási, a biztonsági és az üzleti rendszerek további integrációja esetén a végfelhasználóknak a piacvezető gyártókkal és szolgáltatókkal közösen kell fejleszteniük az intelligens tervezést, az intelligens infrastruktúrát, továbbá együttes erővel kollaboratív műszaki támogató központokat kell létesíteniük, és elő kell mozdítaniuk az ellátási lánc biztonságával kapcsolatos ismeretek megszerzéséhez szükséges fejlesztéseket.

 

Kérdés tehát, hogy a 4. ipari forradalomra való felkészülés jegyében már most nagyobb hangsúlyt fektetnek-e a biz-tonsági életciklus-menedzsment szemlélet és az IEC 61511 és IEC 62443 szabványkövetelmények egyesítésének lehető-ségét megteremtő rendszerszerű szervezeti képességek fejlesztésére. Az ABB segítségükre lehet e rendszerek integráció-jában, hogy ezen az új piacon is nyereségesen és biztonságosan működhessenek majd.

 

A cikkszerzőről, Rafal Selega-ról

Több mint 21 éves mérnökszakmai tapasztalattal rendelkezik a BPCS és a SIS rendszerek terén. Az ABB Functional Safety Management Technical Authority (FSM TA) testületének funkcionális biztonsági tanácsadójaként dolgozik. Mélyreható elméleti és műszaki alkalmazási szintű ismeretekkel rendelkezik az IEC 61511 és az IEC 61508 szabványnak megfelelő műszeres biztonsági rendszerek minden részletére kiterjedően. Belépése előtt a Luigi EPC Group automatizálási szakértő-jeként dolgozott és az Air Liquid Group Europe cég FSM Expert munkakörét töltötte be, ahol a SIS rendszerek SIL deter-minációjában, verifikációjában és funkcionális biztonsági életciklus-menedzsmentjében alkalmazandó kiválasztott biz-tonsági eszközök, SIF architektúra és műszaki eljárások megfelelőségének biztosítása és értékelése tartozott a feladatkö-rébe. Az IEC 65A-IEC 61511 Ed 2 Standards Maintenance Committee-nek (a szabvány frissítéséért felelős szakmai bi-zottságnak) és a KT50 PKN-Polish National Standardization Committee-nek (azaz a lengyel országos szabványügyi bi-zottságnak) is tagja, ezenkívül Functional Safety Professional (funkcionális biztonsági szakértő) minőségében Exida-tanúsítvánnyal rendelkezik.