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IT与OT协作为数字化搭建安全网络架构

来源:控制工程网2019.11.28阅读 347

  云计算、高级分析和大数据等最新技术的进步,催生了工业物联网(IIOT)的快速发展。安全和确定性的连接是确保一切正常运行的基础。因此,希望实现端到端数字化运营的工业企业,必须将网络视为战略重点。
  没有这些网络,现代工业企业的运营将陷入停顿。企业需要连接由复杂的IT组成的大型战略资产和功能,以支持办公室和远程用户。这些技术包括企业资源计划(ERP)系统、客户关系管理(CRM)系统、大数据分析,以及驻留在数据中心、云或两者中的其它核心应用程序。数据和网络安全性以及访问权限至关重要,可以防止黑客入侵而损害数据完整性和隐私。
  为保证生产的正常运行CONTROL ENGINEERING China版权所有,IT需要为OT提供安全、互连的运营环境。这一切都要从现场开始,确保系统实时运行,并且可以在极端环境中运行。它们包括成千上万的传感器、执行器、阀门、仪表和其它设备,这些设备通常来自诸多不同的供应商。同时,还需要考虑可能来自不同来源的机械和传输系统。所有这些组件都必须向由各种各样的控制器、运行人员系统和制造执行系统(MES)组成的动态垂直基础结构中馈送和提取运营数据。
  不幸的是,许多工业企业已将网络构建为IT/OT基础结构的组成部分,并随后添加或扩展了网络。结果是拼凑了次优的网段,创建了信息孤岛,无法实现真正的端到端数字化。碎片化的网络拓扑可能会暴露运营中的安全漏洞,黑客可以利用这些漏洞访问车间内、外的关键资产和数据。
  OT网络超出了IT需求
  建立战略性骨干网络,以支持贯穿工业企业的庞大数据流,意味着IT和OT团队必须协作,这样才能满足办公和生产的所有要求。生产方面的要求总是会更高。例如,控制命令必须以毫秒级的精度到达目的地,才能打开或关闭阀门或启动或停止电动机。
  在宏观层面上,许多工业设施,例如公用事业、公共通信和运输系统,必须实时或近乎实时地连续运行,并且正常运行时间必须达到99.999%或更高。可靠性、耐用性和可用性至关重要,因为一旦发生事故生命可能会受到威胁。安全事故和不遵守法规要求也可能会导致高额罚款。
  相比之下,企业IT网络可以尽力而为,其数据延迟远高于OT网络所允许的延迟。办公室用户不会注意到发送电子邮件或访问数据库的一到两秒钟的延迟,但是这种延迟会导致生产中断,从而可能给人员和环境带来灾难性的影响。
  使用现代工业通信
  复杂的自动化生产系统需要分布式控制系统(DCS)才能运行。DCS按照层次结构进行组织www.cechina.cn,首先将在生产车间工作的小型组件和机器与可编程逻辑控制器(PLC)连接在一起。这些PLC依次连接到人机界面(HMI)、交互式显示器,运行人员可以通过该显示器监视和调整性能。
  一个或多个DCS可以垂直集成到更高级别的系统中,以实现整体生产管理和可视性。为了实现高效、安全、确定地数据传输,现代工业通信使用了复杂的数据优先级划分和安全技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,例如:
  多路传输。因特网组管理协议(IGMP)使OT网络上的设备、路由器和交换机可以实现一对多或多对多传输关键数据。通过OPC UA通信标准还可以链接来自不同供应商的机器。
  冗余。通常,在发生故障的情况下控制工程网版权所有,两种类型的冗余可以支持在几毫秒甚至是微秒内实现重新配置。
  ●系统冗余:备用系统和通信组件与主系统并行运行,如果主系统出现故障,则主系统将移交给它们。
  ●介质冗余:如果网络中断,工厂将继续沿替代通信路径运行。两种领先的协议是符合Profinet的介质冗余协议(MRP)和高可用性无缝冗余(HSR)。
  虚拟局域网(VLAN)分段。虚拟局域网可以将一个物理局域网划分为较小的逻辑局域网。这些独立的网络将OT自动化系统与IT系统连接起来,以提高安全性和优化实时性能。OSI第2层访问交换机处理虚拟局域网内的数据流量,而第3层交换机和路由器在不同虚拟局域网内引导数据流量。
  IT/OT协作以实现数字化
  IT和OT团队的协作是以实用、安全和负责的方式,利用战略骨干网互连每个环境的关键,这些方式可以利用各自的优势并满足要求。这项合作可以提供“两全其美”的功能,以促进在运营效率、可见性、灵活性和安全性方面获得增益所需的端到端数字化。
  完全数字化的工业企业,在组织完善的IT和OT团队的支持下,将从整个运营过程中运行的动态数据进程中受益。
  企业IT部门将能够更快地执行业务战略,更快地获得性能反馈和见解,更快地响应市场变化和机遇,并通过新产品和服务缩短产品上市时间。在OT生产方面,他们可以提高可靠性、可视性和安全性控制工程网版权所有,从而提高机器的可用性和利用率。与那些没有将网络视为重要的战略资产的企业相比,成功的IT与OT协作将为企业带来竞争优势。(作者:Donald Mannon) 


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