MQTT tạo điều kiện cho việc di chuyển dữ liệu hiệu quả cho IIoT, đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu máy sản xuất được cập nhật từ nhiều nguồn khác nhau. Dữ liệu này có thể được kết hợp để theo dõi và phân tích hiệu quả thời gian chết ngoài kế hoạch trong thiết lập IIoT sản xuất hoặc công nghiệp của bạn.

Trong phần 1, Theo dõi và phân tích thời gian chết ngoài kế hoạch trong sản xuất với IIoT, chúng tôi đã khám phá định nghĩa về thời gian chết ngoài kế hoạch, những gì nhà sản xuất có thể làm để giúp giảm thời gian chết bằng cách sử dụng công nghệ IIoT và những lợi ích mà họ có thể đạt được. Bây giờ chúng ta sẽ khám phá cách MQTT và Sparkplug có thể giúp các nhà sản xuất tổng hợp dữ liệu và đưa dữ liệu vào hoạt động để cho phép phân tích thời gian chết của máy.

Thu thập và tổng hợp dữ liệu nhà máy bằng MQTT và Sparkplug

MQTT  là giao thức nhắn tin nhị phân chuẩn được thiết kế để truyền dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy đến máy móc, hệ thống và ứng dụng của nhà máy, cho phép theo dõi thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch, đặc biệt là trong điều kiện rất hạn chế. Các hạn chế có thể bao gồm kết nối mạng không đáng tin cậy, băng thông hạn chế hoặc nguồn pin hạn chế. MQTT được xây dựng trên TCP/IP, là giao thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng trên Internet. Vì những lý do này, MQTT lý tưởng cho IIoT và hỗ trợ kiến ​​trúc theo sự kiện.

Hình 1: Hệ thống nhắn tin dựa trên MQTT hoạt động như thế nào

Công nghệ MQTT được thiết kế để đẩy dữ liệu đến và đi từ hàng nghìn máy móc, hệ thống và ứng dụng nhà máy từ xa trên toàn doanh nghiệp. MQTT Sparkplug là một khuôn khổ nằm trên MQTT để thêm nhiều ngữ cảnh hơn vào dữ liệu sản xuất. Đây là một thông số kỹ thuật phần mềm nguồn mở cung cấp cho các máy khách MQTT một khuôn khổ để tích hợp nhiều dữ liệu nhà máy khác nhau và cung cấp ngữ cảnh bằng cách xác định các mô hình dữ liệu. Nó cung cấp một cách nhất quán để các nhà sản xuất thiết bị sản xuất và nhà cung cấp phần mềm chia sẻ dữ liệu nhà máy theo ngữ cảnh, làm phong phú thêm việc phân tích thời gian chết không theo kế hoạch.

Hình 2 cung cấp kiến ​​trúc dữ liệu dựa trên MQTT Sparkplug cho thấy cách nhà môi giới dữ liệu kết nối nhiều máy móc/quy trình và ứng dụng để cho phép di chuyển dữ liệu nhà máy theo hai hướng liền mạch giữa các hệ thống OT và CNTT.

Kiến trúc dựa trên MQTT Sparkplug hỗ trợ nhiều nhà sản xuất dữ liệu sản xuất và người tiêu dùng dữ liệu để kết nối OT với CNTT và cho phép phân tích thời gian chết

MQTT đã trở nên phổ biến hơn khi nói đến chiến lược IIoT của doanh nghiệp. Trong một cuộc khảo sát do IIoT thực hiện vào năm 2022, MQTT là người chiến thắng rõ ràng khi nói đến các công cụ di chuyển dữ liệu cần thiết để thực hiện chiến lược IIoT.

5 lợi ích của việc sử dụng MQTT và Sparkplug trong IIoT

Thống nhất nhiều loại dữ liệu máy móc nhà máy

Các thuật toán phần mềm giúp theo dõi và giảm thời gian ngừng hoạt động của máy móc cần nhiều loại dữ liệu phong phú bao gồm dữ liệu máy móc, dữ liệu quy trình, hồ sơ bảo trì và thông tin khác. Mỗi loại dữ liệu này có tốc độ khác nhau. MQTT cung cấp một nguồn dữ liệu duy nhất có thể tập hợp tất cả dữ liệu vào một vị trí, cung cấp Không gian tên thống nhất (UNS) để sau đó cho phép các thuật toán này dễ dàng tác động lên dữ liệu và giảm thời gian ngừng hoạt động không theo kế hoạch.

Đạt được thu thập và tổng hợp dữ liệu nhà máy theo thời gian thực

Để theo dõi thời gian chết của máy và giảm thuật toán có hiệu quả, đặc biệt là trong các giải pháp dựa trên biên, dữ liệu và thông tin phải theo thời gian thực vì nếu không, đầu ra của thuật toán sẽ dựa trên dữ liệu cũ, có thể không dẫn đến kết quả đúng khi máy hỏng, dẫn đến khả năng đưa ra quyết định sai. MQTT cho phép chia sẻ thông tin theo thời gian thực dựa trên báo cáo dựa trên ngoại lệ và kiến ​​trúc đăng ký xuất bản. Ngoài ra, Sparkplug đảm bảo rằng các thay đổi của hệ thống con nhà máy như tạo hệ thống mới, gỡ bỏ hệ thống hoặc thay đổi được thông báo theo thời gian thực cho các ứng dụng đang chạy thuật toán để có thể đưa ra quyết định đúng đắn dựa trên dữ liệu hệ thống nhà máy mới nhất.

Đưa dữ liệu sản xuất theo ngữ cảnh

Để theo dõi thời gian chết của máy và giảm thuật toán hoạt động tối ưu, ngoài việc có dữ liệu thực tế, việc có ngữ cảnh xung quanh dữ liệu cũng rất quan trọng. Đây là nơi có mô hình dữ liệu xác định cấu trúc của dữ liệu nhà máy, nơi máy móc cư trú liên quan đến hệ thống con, địa điểm sản xuất, v.v. cung cấp nhiều ngữ cảnh hơn cho dữ liệu có thể giúp các thuật toán bảo trì dự đoán thực hiện tốt hơn công việc dự đoán lỗi máy. MQTT Sparkplug cung cấp các mô hình dữ liệu này để đảm bảo ngữ cảnh dữ liệu được diễn giải tốt hơn để có đầu ra phong phú hơn. MQTT Sparkplug cũng hỗ trợ gắn thẻ dữ liệu và siêu dữ liệu, cho phép các nhà sản xuất sắp xếp, lọc và tìm kiếm dữ liệu hiệu quả hơn. Việc tổ chức dữ liệu tăng cường này giúp nâng cao chất lượng dữ liệu và hỗ trợ phân tích thời gian chết nâng cao và các ứng dụng học máy.

Mở rộng luồng dữ liệu sản xuất một cách đáng tin cậy

MQTT Sparkplug hỗ trợ giao tiếp có thể mở rộng và đáng tin cậy, với các cơ chế xử lý khối lượng dữ liệu lớn và đảm bảo rằng các thông điệp được truyền tải một cách đáng tin cậy. Nó có khả năng đệm tích hợp và mức Chất lượng dịch vụ (QoS) để hỗ trợ độ tin cậy cao. MQTT Sparkplug cũng có thể hỗ trợ một số lượng lớn kết nối thiết bị trong khi vẫn đảm bảo rằng các gói dữ liệu không bị mất. Điều này cho phép các thuật toán đo thời gian chết tiên tiến cần khối lượng dữ liệu lớn để theo dõi chính xác thời gian chết, nguyên nhân gốc rễ của nó và đảm bảo rằng nó có thể được giảm thiểu.

Kết nối và truyền dữ liệu nhà máy một cách an toàn

MQTT Sparkplug hỗ trợ các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, bao gồm mã hóa, kiểm soát truy cập và xác thực người dùng, để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm và ngăn chặn truy cập trái phép vào dữ liệu IIoT. Đối với hầu hết các nhà sản xuất, rủi ro về bảo mật và quyền riêng tư là rào cản quan trọng nhất đối với việc áp dụng công nghệ phân tích thời gian chết của máy dựa trên đám mây hoặc biên.

Để giao tiếp MQTT diễn ra, máy khách cần được xác thực với một nhà môi giới để có thể gửi hoặc nhận dữ liệu trên không gian tên chủ đề. Điều này làm cho giao tiếp trở nên cực kỳ an toàn. Tính năng bảo mật lớn nhất khác của MQTT là mọi giao tiếp đều được truyền đi và do đó không có cổng mở nào để hack vào.

Hầu hết các broker MQTT đều cung cấp các tính năng bảo mật bổ sung. Bao gồm các tính năng ủy quyền/xác thực như Tên người dùng & mật khẩu, OAuth 2.0 (JWT), chứng chỉ máy khách X.509, quyền động, quyền dựa trên vai trò, v.v. Broker thường cũng cung cấp Mã hóa TLS/SSL cho tất cả các giao tiếp từ và đến broker. Ngoài ra, HiveMQ cung cấp Tiện ích mở rộng bảo mật doanh nghiệp, cho phép khách hàng triển khai các biện pháp bảo mật giống như họ có trên cơ sở hạ tầng CNTT của mình như AD, LDAP và các biện pháp khác trên broker.

Bắt đầu với theo dõi và phân tích theo thời gian thực để tránh thời gian chết không theo kế hoạch

Giao thức MQTT, cùng với Sparkplug, đang ngày càng phổ biến trong giao tiếp giữa nhà máy với doanh nghiệp/đám mây vì nó nhẹ, báo cáo theo ngoại lệ và cung cấp nhiều tính năng về bảo mật, khả năng mở rộng, độ tin cậy và nhiều tính năng khác. MQTT đang giúp thúc đẩy các ứng dụng IIoT đưa các ngành sản xuất tiến gần hơn đến việc loại bỏ thời gian chết không theo kế hoạch. Quản lý tài sản hỗ trợ IIoT và MQTT cùng các thuật toán tiên tiến đã giúp giảm đáng kể thời gian chết không theo kế hoạch, nâng cao năng lực và hiệu quả sản xuất của công ty.

Nguồn: Internet