2) מושגי יסוד בטכנולוגיה תפעולית-המונחים IT, OT, IOT, IIOT

מושגי יסוד בטכנולוגיה תפעולית

המונחים IT, OT, IOT, IIOT

IT, OT, IOT ו-IIoT הם ראשי תיבות של ארבעה תחומים טכנולוגיים שונים, אך קשורים זה לזה.

IT (Information Technology) מתמקד בניהול מידע ותמיכה בפעולות עסקיות. תחום זה כולל את כל הטכנולוגיות והשירותים המשמשים לאחסון, עיבוד והעברת מידע, כגון מחשבים, רשתות, תוכנה ושירותי ענן.

OT (Operational Technology) מתמקד בשליטה ובאוטומציה של תהליכים תעשייתיים, לרבות הטכנולוגיות והמערכות המשמשות לניהול ולשליטה במכונות, מתקנים ותהליכים תעשייתיים, כגון מערכות בקרה, חיישנים ומערכות תקשורת.

IoT (Internet of Things) מתמקד בחיבור מכשירים ומערכות פיזיים לאינטרנט. תחום זה מאפשר למכשירים ולמערכות להעביר מידע זה לזה באופן עצמאי, ללא צורך בהתערבות אנושית.

IIoT (Industrial Internet of Things) תת-תחום של IoT המתמקד ביישום טכנולוגיות IoT בסביבת תעשייה. נתחום משלב בין טכנולוגיות OT ו-IoT כדי לשפר את היעילות והאפקטיביות של תהליכים תעשייתיים.

להלן טבלה המסכמת את ההבדלים בין ארבעת התחומים:

ההבדל העיקרי בין IT ל-OT הוא שבעוד ש-IT מתמקד בניהול מידע ותמיכה בפעולות עסקיות, OT מתמקד בשליטה ובאוטומציה של תהליכים תעשייתיים. IoT הוא תת-תחום של IT המתמקד בחיבור מכשירים ומערכות פיזיים לאינטרנט, ואילו IIoT הוא תת-תחום של IoT המתמקד ביישום טכנולוגיות IoT בסביבות תעשייתיות.

כיום, ישנה מגמה של חדירה של טכנולוגיות IoT לסביבות תעשייתיות. מגמה זו נקראת "התמזגות IT/OT". התמזגות זו מאפשרת לחברות תעשייתיות להפיק תועלת מהיתרונות של טכנולוגיות IoT, כגון:

• שיפור היעילות והאפקטיביות של תהליכים תעשייתיים
• קבלת החלטות מבוססות נתונים
• שיפור בטיחות וגמישות
• צמצום עלויות

לדוגמה, חברות תעשייתיות משתמשות בטכנולוגיות IIoT כדי:

• לנטר את מצב המכונות והציוד שלהן
• לזהות תקלות לפני שהן קורות
• לבצע תחזוקה חזויה
• לייעל את תהליכי הייצור

התמזגות IT/OT היא אחד המגמות החשובות ביותר בעולם התעשייה כיום. מגמה זו צפויה להמשיך ולצמוח בשנים הקרובות, ככל שטכנולוגיות IoT יהפכו ליותר יעילות ובמחיר סביר.

אוטומציה תעשייתית

אוטומציה תעשייתית מתייחסת לשימוש במערכות בקרה, מחשבים וטכנולוגיות מידע לטיפול בתהליכים ומכונות שונות בתעשיות כדי להחליף התערבות אנושית. המטרה העיקרית של אוטומציה תעשייתית היא להגדיל את תפוקת הייצור, לשפר את האיכות, להפחית עלויות ולאכוף אמצעי בטיחות לעובדים.

אוטומציה משתמשת באסטרטגיות בקרה שונות, הכוללות PLCs, DCS, SCADA ומערכות בקרה מספרית ממוחשבת (CNC), להפעלת ציוד במפעלי ייצור הכוללים מכונות, תהליכים במפעלים, דוודים, הפעלת רשתות טלפון, היגוי וייצוב של ספינות, מטוסים , ויישומים אחרים.

רכישת נתונים ב-OT

רכישת נתונים בהקשר של OT כוללת איסוף, מדידה וניתוח מידע מתופעות פיזיקליות שונות כגון טמפרטורה, לחץ וקצב זרימה. התהליך חיוני לניטור המצב והמצב של מכונות וציוד, ומאפשר החלטות ופעולות בזמן אמת על סמך נתונים בזמן אמת או מוקלטים.

מערכות רכישת נתונים ב-OT משרתות לשפר את היעילות התפעולית, הבטיחות והאמינות על ידי מתן תובנות חשובות לגבי הביצועים והמצב של ציוד ותהליכים תעשייתיים. מידע זה הוא קריטי לתחזוקה חזויה, אופטימיזציה של תהליכים וזיהוי חריגות, המסייע להימנע מזמני השבתה לא מתוכננים ולהבטיח את אורך החיים והביצועים האופטימליים של נכסים תעשייתיים.

בקרת תהליכים

בקרת תהליכים היא היבט קריטי של OT, המאפשרת לתעשיות לנהל ולנטר את התהליכים התפעוליים שלהן ביעילות. היא כרוכה בשימוש בטכנולוגיות ומתודולוגיות שונות להסדרת תהליכים תעשייתיים, תוך הבטחת פעילותם ברמות אופטימליות ועמידה במפרטים ובסטנדרטים הרצויים. הבקרה חיונית לשמירה על האיכות, היעילות והבטיחות של סביבת הייצור, ועושה שימוש באסטרטגיות בקרה מתקדמות כמו משוב, הזנה קדימה ו"בקרת מפל" כדי לשמור על משתני תהליך בגבולות מוגדרים.

הבנה מעמיקה של בקרת תהליכים חיונית לייעול הייצור, הפחתת פסולת והבטחת האמינות והבטיחות של תהליכים תעשייתיים. שליטה באסטרטגיות בקרת תהליכים מאפשרת לתעשיות להסתגל לשונות והפרעות בתהליך במהירות וביעילות, תוך שמירה על יציבות המערכת והפחתת הסיכון לכשלים תפעוליים.

מערכות בזמן אמת

מערכות זמן אמת ב-OT מתייחסות למערכות המגיבות לקלט או גירויים חיצוניים בתוך מסגרת זמן מוגדרת וניתנת לחיזוי. מיידיות זו חיונית בסביבות תעשייתיות בהן עיכובים עלולים להוביל להפסדים משמעותיים ולמצבים שעלולים להיות מסוכנים. מערכות אלו אינטגרליות בסביבות כמו מפעלי ייצור ומתקני ייצור חשמל, שם הן מנהלות ושולטות בתהליכים מורכבים בזמן אמת, תוך הבטחת תגובות בזמן לכל שינוי או שיבושים במערכת.

צלילה עמוקה למערכות בזמן אמת חושפת את המורכבות הטבועה בהן, את האתגרים והתפקיד המרכזי שהן ממלאות בשמירה על האיזון והיציבות בתהליכים תעשייתיים. מערכות אלו צריכות להיות מתוכננות בקפידה, ליישם ולנהל אותן כדי לעמוד במגבלות התזמון המחמירות ובדרישות האמינות האופייניות בהגדרות תעשייתיות, מה שמבטיח זרימה חלקה ובלתי פוסקת של פעולות.

רשתות תעשייתיות

רשתות תעשייתיות מהוות את עמוד השדרה של OT, ומספקות את מסגרת התקשורת המקשרת בין רכיבים ומערכות שונות בסביבה התעשייתית. רשתות אלו מאפשרות החלפה חלקה של נתונים בין מכשירים ומערכות בקרה שונות, תוך טיפוח יכולת פעולה הדדית ותיאום בין אלמנטים שונים במערכת האקולוגית התעשייתית. רשתות תעשייתיות משתנות מבחינת הארכיטקטורה, הפרוטוקולים והטכנולוגיות שלהן, שכל אחת מהן נועדה לספק את הצרכים והאילוצים הספציפיים של יישומים תעשייתיים שונים.

הבנת המורכבות של רשתות תעשייתיות חיונית לתכנון וניהול תשתיות תקשורת חזקות ויעילות במסגרות תעשייתיות. ידע בארכיטקטורות, פרוטוקולים ואמצעי אבטחה של רשתות הוא בעל חשיבות עליונה להבטחת האמינות והשלמות של תקשורת נתונים, שהיא חיונית לביצועים ובטיחות מיטביים של תהליכים תעשייתיים.

מערכות מכשור בטיחות (SIS)

מערכות מכשור בטיחות (Safety Instrumented Systems: SIS) הן מערכות מיוחדות המיועדות לנטר את מצבם של תהליכים וציוד תעשייתי, תוך נקיטת פעולה אוטומטית למניעת תנאים לא בטוחים. SIS חיוניים בתעשיות בהן כשלים בתהליך עלולים לגרום למצבים מסוכנים, מה שמבטיח שהתהליך יובא למצב בטוח במקרה של תקלה. הם פועלים על פי העקרונות של הפחתת סיכונים ובטיחות תפקודית, במטרה למזער את הסבירות וההשפעה של תאונות תעשייתיות.

ידע מעמיק של מערכות מכשור בטיחות חיוני לתעשיות הפועלות בסביבות בסיכון גבוה, בהן הבטיחות והרווחה של הצוות והסביבה הן בעלות חשיבות עליונה. התכנון, ההטמעה והניהול של SIS דורשים הבנה מקיפה של הערכת סיכונים ועקרונות בטיחות תפקודית, מה שמבטיח שתהליכים תעשייתיים מוגנים כראוי מפני כשלים ותקלות.

מערכות בקרה תעשייתיות ICS

מערכות בקרה תעשייתיות (Industrial Control Systems: ICS) הן מרכיבים אינטגרליים של OT, המספקים את האמצעים לשלוט בתהליכים תעשייתיים. ICS משמשים לניטור, בקרה ואוטומציה של פעולות ותהליכים תעשייתיים, כגון ייצור, הפקת אנרגיה וטיפול במים. הם עוזרים בניהול מכונות, התאמת רמות הייצור והבטחת הבטיחות והאמינות של תהליכים תעשייתיים.

ICS מקיפה מספר סוגים של מערכות בקרה, לרבות מערכות בקרה ורכישת נתונים (SCADA), מערכות בקרה מבוזרות (DCS) ובקרי לוגיקה מתוכנתים (PLC). כל אחד מאלה משרת פונקציות ייחודיות אך תורם ביחד לבקרה וניהול יעילים של פעולות תעשייתיות.

בקרת פיקוח ואיסוף נתונים SCADA

מערכות SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) הן קטגוריה של ICS המשמשות לניטור ובקרה של תהליכים תעשייתיים מרחוק. הם חיוניים לתעשיות המסתמכות על איסוף וניתוח של נתונים בזמן אמת כדי לשמור על תנאי תפעול אופטימליים. מערכות SCADA מאפשרות למפעילים לראות את המצב של הציוד המרוחק ולבצע התאמות לפי הצורך, ומספקות סקירה הוליסטית של ביצועי המערכת ומשוב מיידי על המצב התפעולי.

הפונקציות העיקריות של מערכות SCADA כוללות רכישת נתונים, תקשורת נתונים ברשת, הצגת נתונים ובקרה. על ידי מתן אפשרות למפעילים לנטר ולשלוט בתהליכים מרחוק, מערכות SCADA משפרות את היעילות התפעולית, מפחיתות את זמן ההשבתה ומשפרות את האמינות והבטיחות הכוללת של פעולות תעשייתיות.

מערכות בקרה מבוזרות DCS

מערכות בקרה מבוזרות (Distributed Control Systems: DCS) הן צורה נוספת של ICS שנועדה לשלוט בתהליכים תעשייתיים מורכבים בקנה מידה גדול. שלא כמו מערכות SCADA, המתאימות באופן אידיאלי לניהול פיקוח של ציוד מפוזר, DCS משמשות בדרך כלל בהגדרות שבהן כל הציוד המבוקר ממוקם בתוך מקום אחד, כמו מפעל ייצור או מתקן כימי.

DCS מציעים רמה גבוהה של אמינות ומאפשרים שילוב של מספר תתי מערכות בקרה לתוך מערכת מאוחדת אחת, תוך אופטימיזציה של תיאום, ניטור ובקרה של תהליכים תעשייתיים. הם מרכזיים בניהול תהליכים מורכבים ושזורים זה בזה, תוך הבטחת אינטראקציה חלקה של רכיבים ותתי-מערכות שונים בסביבה התעשייתית.

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות PLC

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (Programmable Logic Controllers: PLC) הם רכיבים חזקים, צדדיים וידידותיים למשתמש של ICS, שנועדו לבצע משימות בקרה בסביבות תעשייתיות. הם משמשים לאוטומציה של פונקציות תהליכיות ספציפיות בתעשיות כמו ייצור רכב, ייצור מזון ומשקאות ומערכות מסועים.

PLCs ניתנים להתאמה וניתנים לתכנות מחדש ולהגדיר בהתאם לצרכים ולדרישות המשתנות של התהליכים התעשייתיים שהם שולטים בהם. הם מספקים שליטה מדויקת והם חיוניים במצבים שבהם אמינות, מהירות ופשטות הם בעלי חשיבות עליונה. הגמישות וההתאמה המובנית של PLCs הפכו אותם לסטנדרט לאוטומציה במגזרים תעשייתיים רבים.