Komputasi Kabut:Tumpukan Komputasi TI memenuhi Kontrol Arsitektur Terbuka

Komputasi kabut semakin populer dan menjadi terobosan sebagai konsep untuk menyebarkan IoT Industri. Komputasi kabut didefinisikan oleh OpenFog Consortium sebagai “arsitektur horizontal tingkat sistem yang mendistribusikan sumber daya dan layanan komputasi, penyimpanan, kontrol, dan jaringan di mana saja di sepanjang kontinum dari Cloud ke Things.” Melihat lebih jauh ke dalam definisi tersebut, tujuannya adalah untuk menyediakan sumber daya komputasi dan manajemen data yang hampir mutakhir dengan latensi rendah untuk mendukung otonomi dan sistem cerdas yang sadar konteks.

Secara khusus, komputasi kabut memfasilitasi arsitektur internet terbuka untuk sistem komputasi peer-to-peer, terukur yang mendukung analitik tepi, pemantauan lokal, dan sistem kontrol. Ini adalah aplikasi terakhir untuk mengontrol yang menurut saya sangat menarik. Sistem kontrol telah ada selama beberapa dekade di berbagai industri, dan baru-baru ini beberapa industri ini telah bergerak untuk menciptakan arsitektur kontrol terbuka yang dapat dioperasikan. Di blog ini, kita akan melihat beberapa kerangka kerja arsitektur terbuka yang ada yang memiliki kemiripan dengan Fog dan bagaimana komputasi Fog dan inisiatif kerangka kerja ini dapat memperoleh manfaat dari penyerbukan silang.

Buka Kontrol Arsitektur

Kembali pada tahun 2004, Angkatan Laut mulai mengembangkan Arsitektur Terbuka Angkatan Laut. Dalam upaya untuk mengurangi biaya dan meningkatkan kecepatan dan fleksibilitas dalam pengadaan sistem, Departemen Pertahanan mendorong industri untuk membangun dan menggunakan arsitektur terbuka. Tujuannya adalah untuk membuatnya lebih sederhana dan lebih murah untuk mengintegrasikan sistem dengan mendefinisikan secara jelas perangkat lunak infrastruktur dan elektronik yang "menempelkan" subsistem atau sistem bersama-sama. Angkatan Laut memilih DDS sebagai standar publish-subscribe mereka untuk memindahkan data secara real time di seluruh backplane software mereka (Gambar 1 di bawah).

Gambar 1. Ikhtisar fungsional Arsitektur Terbuka Angkatan Laut. Middleware distribusi dan adaptasi, di tengah, adalah untuk mengintegrasikan aplikasi perangkat lunak terdistribusi.

Maju cepat hingga sekarang dan kami menemukan arsitektur referensi OpenFog Consortium terlihat sangat mirip dengan versi modern berbasis TI dari apa yang Angkatan Laut kumpulkan pada tahun 2004 untuk kontrol arsitektur terbuka. Mengingat bahwa Arsitektur Terbuka Angkatan Laut ini diterapkan dan berjalan dengan sukses di beberapa kapal, kami dapat merasa yakin bahwa komputasi kabut sebagai pola arsitektur masuk akal untuk sistem dunia nyata. Selain itu, kita mungkin dapat mengambil manfaat dari melihat pelajaran yang dipetik dalam pengembangan dan penerapan arsitektur Angkatan Laut.

BukaFMB

Open Field Message Bus (OpenFMB) adalah kecerdasan tepi yang lebih baru, standar kerangka kontrol terdistribusi untuk aplikasi smart power-grid. Ini sedang dikembangkan oleh SGIP (Smart Grid Interoperability Panel). Utilitas energi sedang mencari cara untuk menciptakan sistem penyaluran listrik yang lebih efisien dan tangguh yang memanfaatkan energi bersih dan solusi teknologi tinggi.

Alih-alih pembangkit listrik besar dan terpusat yang membakar bahan bakar fosil atau menggunakan tenaga nuklir untuk menggerakkan turbin dan generator yang berputar, Sumber Daya Energi Terdistribusi (DER) telah muncul sebagai alternatif lokal yang lebih hijau (di tepi jaringan listrik) yang tidak harus mengirimkan listrik melalui jarak yang jauh. DER biasanya merupakan solusi energi bersih (solar, angin, hidro, panas bumi) yang menyediakan pembangkitan, penyimpanan, dan konsumsi listrik lokal. Namun DER bersifat intermiten dan perlu dikelola dan dikendalikan secara lokal, bukan terpusat, yang merupakan satu-satunya yang tersedia di jaringan listrik saat ini.

Kecerdasan terdistribusi dan kontrol tepi adalah solusinya. Kerangka kerja OpenFMB sedang dikerahkan dan dibuktikan di testbeds smart grid dan sistem lapangan. Melihat arsitektur OpenFMB (Gambar 2 di bawah), Anda dapat melihat konsep bus integrasi perangkat lunak yang diilustrasikan dengan jelas.

Gambar 2. Arsitektur OpenFMB mengintegrasikan subsistem dan aplikasi melalui bus publish-subscribe pusat dan real-time.

Seperti Arsitektur Terbuka Angkatan Laut, arsitektur intelijen terdistribusi OpenFMB terlihat sangat mirip dengan lingkungan komputasi kabut. Karena OpenFMB masih dalam pengembangan, saya yakin bahwa Konsorsium OpenFog dan tim proyek OpenFMB akan mendapat manfaat dengan berkolaborasi.

OpenICE

Pemantauan pasien, khususnya di unit perawatan intensif dan ruang gawat darurat adalah proses yang menantang. Ada lebih dari selusin perangkat yang terpasang pada pasien – dan tidak ada satu pun yang saling beroperasi. Untuk mengintegrasikan data yang diperlukan untuk membuat keputusan cerdas tentang kesejahteraan dan keselamatan pasien, seseorang harus membaca bagian depan setiap perangkat dan melakukan “peleburan sensor” di kepala mereka atau secara verbal dengan orang lain.

OpenICE, Lingkungan Klinis Terpadu Sumber Terbuka, dibuat oleh komunitas TI perawatan kesehatan untuk menyediakan kerangka kerja arsitektur terbuka yang mendukung interoperabilitas perangkat medis dan pengembangan aplikasi medis cerdas. OpenICE (Gambar 3 di bawah) menyediakan databus pusat untuk mengintegrasikan aplikasi perangkat lunak dan perangkat medis.

Gambar 3. Arsitektur komputasi terdistribusi OpenICE, dengan databus berbasis DDS, memfasilitasi integrasi aplikasi perangkat lunak dan perangkat medis.

Sekali lagi, arsitektur OpenICE mendukung pemantauan, integrasi, dan kontrol lokal yang terdistribusi dan terlihat sangat mirip dengan arsitektur kabut.

Dan sekarang Buka Otomatisasi Proses

Baru-baru ini, Exxon-Mobil dan pelanggan otomatisasi proses lainnya telah berkumpul melalui Forum Otomasi Proses Terbuka untuk mulai mendefinisikan kerangka kerja otomatisasi proses arsitektur terbuka. Jika Anda melihat berbagai kilang yang dijalankan oleh Exxon-Mobil, Anda akan menemukan sistem kontrol terdistribusi dari beberapa vendor. Setiap penyedia utama sistem otomatisasi proses atau sistem kontrol terdistribusi memiliki protokol, antarmuka manajemen, dan ekosistem pengembangan aplikasinya sendiri.

Di lingkungan taman bertembok ini, mengintegrasikan subsistem, sensor, atau perangkat terbaru dan terhebat jauh lebih menantang. Biaya integrasi lebih tinggi, produsen perangkat harus mendukung banyak protokol, dan pengembangan aplikasi perangkat lunak harus ditargetkan pada setiap ekosistem. Peluang untuk Forum Otomasi Proses Terbuka adalah mengembangkan arsitektur tunggal berbasis IIoT yang akan mendorong inovasi dan merampingkan integrasi.

Melihat diagram Exxon-Mobil di bawah, kami menemukan, sekali lagi, arsitektur yang berpusat di sekitar bus integrasi, yang mereka sebut bus layanan waktu nyata. Tujuannya adalah untuk menyediakan aplikasi perangkat lunak arsitektur terbuka dan bus integrasi perangkat.

Gambar 4. Visi Exxon-Mobil tentang arsitektur otomatisasi proses terbuka yang berpusat di sekitar bus layanan waktu nyata.

Sekali lagi, kami melihat arsitektur yang sangat mirip dengan apa yang sedang dikembangkan di IIoT sebagai komputasi kabut.

Peluang

Masing-masing inisiatif arsitektur terbuka ini ingin menerapkan teknik, teknologi, dan standar IIoT modern untuk tantangan pemantauan, analisis, dan kontrol khusus mereka. Manfaatnya adalah mendorong inovasi dengan ekosistem terbuka dan merampingkan integrasi dengan arsitektur terbuka.

Dalam setiap kasus, elemen sentral dari arsitektur adalah bus integrasi perangkat lunak (dalam banyak kasus bus data DDS) yang bertindak sebagai backplane perangkat lunak yang memfasilitasi kontrol, pemantauan, dan analisis terdistribusi. Setiap kelompok juga menangani (atau perlu menangani) aspek lain dari komputasi kabut seperti keamanan ujung ke ujung, manajemen sistem dan &penyediaan, manajemen data terdistribusi, dan aspek lain dari arsitektur komputasi kabut fungsional. Mereka memiliki kesempatan untuk memanfaatkan kemampuan lain dari Industrial IoT di luar kendali.

Kami memiliki kesempatan untuk belajar dari setiap upaya, melakukan penyerbukan silang praktik terbaik, dan mengembangkan arsitektur umum yang mencakup banyak industri dan domain aplikasi. Semua arsitektur ini tampaknya memiliki persyaratan komputasi kabut yang sangat mirip dengan saya.