Utilisation de MQTT pour l'IIoT dans le suivi et l'analyse des temps d'arrêt de fabrication non planifiés : 5 grands points positifs

MQTT facilite le déplacement efficace des données pour l'IIoT, garantissant la disponibilité de données de machine de fabrication à jour provenant de diverses sources. Ces données peuvent être combinées pour suivre et analyser efficacement les temps d'arrêt imprévus dans votre configuration IIoT (IIoT) de fabrication ou industrielle.

Ainsi, dans cet article, nous allons explorer comment MQTT et Sparkplug peuvent aider les fabricants à agréger les données et à les mettre en œuvre pour permettre l'analyse des temps d'arrêt des machines.

Acquisition et agrégation de données d'usine à l'aide de MQTT et Sparkplug

MQTT (voir Figure 1) est un protocole de messagerie de publication-abonnement binaire standard conçu pour des machines d'usine, des systèmes et un transport de données d'application rapides et fiables afin de permettre le suivi des temps d'arrêt imprévus, en particulier dans des conditions très contraignantes.

Les contraintes peuvent inclure une connectivité réseau peu fiable, une bande passante limitée ou une puissance de batterie limitée. MQTT est construit sur TCP/IP, qui est le protocole de communication incontournable pour interconnecter les périphériques réseau sur Internet.

Pour ces raisons, MQTT est idéal pour l'IIoT et prend en charge une architecture pilotée par les événements.

La technologie MQTT est conçue pour pousser les données vers et depuis des milliers de machines, de systèmes et d'applications d'usine distants dans toute l'entreprise. MQTT Sparkplug est un framework qui repose sur MQTT pour ajouter plus de contexte aux données de fabrication.

Il s'agit d'une spécification logicielle open source qui fournit aux clients MQTT un cadre pour intégrer diverses données d'usine et fournir un contexte en définissant des modèles de données.

Il offre aux fabricants d'équipements de fabrication et aux fournisseurs de logiciels un moyen cohérent de partager des données d'usine contextuelles, enrichissant ainsi l'analyse des temps d'arrêt imprévus.

La figure 2 fournit une architecture de données basée sur MQTT Sparkplug qui montre comment le courtier de données connecte plusieurs machines/processus et applications pour permettre un mouvement bidirectionnel transparent des données d'usine entre les systèmes OT et IT.

MQTT a gagné en popularité en matière de stratégie IIoT d'entreprise. Dans une enquête menée par IIoT en 2022, MQTT a été le grand gagnant en ce qui concerne les outils de déplacement de données essentiels à la réalisation de la stratégie d'IIoT.

Cinq avantages de l'utilisation de MQTT et de Sparkplug dans l'IIoT

1. Unification d'une variété de types de données de machine d'usine

Les algorithmes logiciels qui permettent de suivre et de réduire les temps d'arrêt des machines nécessitent une grande variété de données, notamment des données machine, des données de processus, des enregistrements de maintenance et d'autres informations. Chacun de ces types de données arrive à des rythmes différents.

MQTT fournit une source unique de vérité qui peut rassembler toutes les données en un seul emplacement fournissant un espace de noms unifié (UNS) pour permettre ensuite à ces algorithmes d'agir facilement sur les données et de réduire les temps d'arrêt imprévus.

2. Réaliser l'acquisition et l'agrégation de données d'usine en temps réel

Pour que le suivi des temps d'arrêt des machines et les algorithmes de réduction soient efficaces, en particulier dans les solutions basées sur la périphérie, les données et les informations doivent être en temps réel car, sinon, la sortie de l'algorithme sera basée sur d'anciennes données qui peuvent ne pas conduire au bon résultat sur défaillance de la machine, entraînant la prise de décisions potentiellement erronées.

MQTT permet le partage d'informations en temps réel sur la base de son rapport basé sur les exceptions et de son architecture de publication-abonnement.

En outre, Sparkplug garantit que les modifications du sous-système d'usine telles que la création d'un nouveau système, le démontage du système ou les modifications sont notifiées en temps réel aux applications exécutant les algorithmes afin que les bonnes décisions puissent être prises sur la base des dernières données du système d'usine.

3. Apporter des données de fabrication contextualisées

Pour que le suivi des temps d'arrêt des machines et les algorithmes de réduction fonctionnent de manière optimale, en plus d'avoir les données réelles, il est également très important d'avoir le contexte autour des données.

C'est là qu'avoir un modèle de données qui définit la structure des données d'usine, où réside la machine par rapport au sous-système, au lieu de production, etc., fournit plus de contexte aux données qui peuvent aider les algorithmes de maintenance prédictive à faire un meilleur travail de prédiction. les pannes de la machine.

MQTT Sparkplug fournit ces modèles de données pour garantir que le contexte des données est mieux interprété pour une sortie plus riche. MQTT Sparkplug prend également en charge le balisage des données et les métadonnées, permettant aux fabricants d'organiser, de filtrer et de rechercher des données plus efficacement.

Cette organisation accrue des données améliore la qualité des données et prend en charge l'analyse avancée des temps d'arrêt et les applications d'apprentissage automatique.

4. Mise à l'échelle fiable du flux de données de fabrication

MQTT Sparkplug prend en charge une communication évolutive et fiable, avec des mécanismes pour gérer de gros volumes de données et garantir que les messages sont livrés de manière fiable. Il dispose de capacités de mise en mémoire tampon intégrées et de niveaux de qualité de service (QoS) pour prendre en charge une haute fiabilité.

MQTT Sparkplug peut également prendre en charge un grand nombre de connexions d'appareils tout en garantissant que les paquets de données ne sont pas perdus. Cela permet aux algorithmes avancés de mesure des temps d'arrêt qui nécessitent de gros volumes de données de suivre avec précision les temps d'arrêt, leur cause première et de s'assurer qu'ils peuvent être minimisés.

5. Connexion et transfert sécurisés des données d'usine

MQTT Sparkplug prend en charge des mesures de sécurité robustes, y compris le cryptage, les contrôles d'accès et l'authentification des utilisateurs, pour protéger les données sensibles et empêcher l'accès non autorisé aux données IIoT.

Pour la plupart des fabricants, les risques liés à la sécurité et à la confidentialité constituent l'obstacle le plus important à l'adoption d'une technologie d'analyse des temps d'arrêt des machines basée sur le cloud ou en périphérie.

Pour que la communication MQTT se produise, un client doit être authentifié auprès d'un courtier afin qu'il puisse envoyer ou recevoir des données sur un espace de noms de rubrique. Cela rend la communication hautement sécurisée.

L'autre caractéristique de sécurité la plus importante de MQTT est que toutes les communications sont sortantes et qu'il n'y a donc pas de ports ouverts à pirater.

La plupart des courtiers MQTT fournissent des fonctionnalités de sécurité supplémentaires . Cela inclut des fonctionnalités d'autorisation/d'authentification telles que le nom d'utilisateur et le mot de passe, OAuth 2.0 (JWT), les certificats client X.509, les autorisations dynamiques et les autorisations basées sur les rôles, pour n'en nommer que quelques-unes.

Les courtiers fournissent également généralement le cryptage TLS / SSL pour toutes les communications depuis et vers le courtier.

En dehors de cela, quelques courtiers d'entreprise, comme HiveMQ, proposent des intégrations supplémentaires, qui permettent aux clients de mettre en œuvre les mêmes mesures de sécurité que celles dont ils disposent sur leur infrastructure informatique comme AD, LDAP et d'autres sur le courtier.

Démarrez avec le suivi et l'analyse en temps réel pour éviter les temps d'arrêt imprévus

Le protocole MQTT, ainsi que Sparkplug, gagne en popularité pour les communications d'usine à entreprise/cloud car il est léger, signale par exception et fournit de nombreuses fonctionnalités concernant la sécurité, l'évolutivité, la fiabilité, etc.

MQTT aide à piloter les applications IIoT qui ont rapproché les secteurs de fabrication de l'élimination des temps d'arrêt imprévus.

La gestion des actifs et les algorithmes avancés compatibles IIoT et MQTT ont contribué à réduire considérablement les temps d'arrêt imprévus, améliorant ainsi les capacités de fabrication et l'efficacité de l'entreprise.