Туманные вычисления:вычислительные стеки ИТ соответствуют управлению открытой архитектурой

Туманные вычисления становятся все более популярными и прорывом в качестве концепции для развертывания промышленного Интернета вещей. Консорциум OpenFog определяет туманные вычисления как «горизонтальную архитектуру системного уровня, которая распределяет ресурсы и сервисы вычислений, хранения, управления и сети в любом месте на всем протяжении континуума от облака до вещей». Если углубиться в определение, то цель состоит в том, чтобы обеспечить управление данными и вычислительными ресурсами с малой задержкой для поддержки автономных и контекстно-зависимых интеллектуальных систем.

В частности, туманные вычисления облегчают открытую интернет-архитектуру для одноранговых масштабируемых вычислительных систем, которые поддерживают пограничную аналитику, локальные системы мониторинга и управления. Это последнее приложение для управления, которое я считаю особенно интересным. Системы управления существуют на протяжении десятилетий во многих отраслях, и в последнее время некоторые из этих отраслей перешли на создание совместимых открытых архитектур управления. В этом блоге мы рассмотрим некоторые существующие фреймворки открытой архитектуры, которые имеют сходство с Fog, и то, как туманные вычисления и эти инициативы фреймворков могут выиграть от перекрестного опыления.

Управление открытой архитектурой

Еще в 2004 году ВМФ приступил к разработке своей открытой архитектуры ВМФ. Стремясь снизить затраты, повысить скорость и гибкость закупок систем, Министерство обороны США подтолкнуло отрасль к созданию и использованию открытых архитектур. Цель заключалась в том, чтобы упростить и удешевить интеграцию систем за счет четкого определения программного обеспечения инфраструктуры и электроники, которые «склеивают» подсистемы или системы вместе. ВМС выбрали DDS в качестве стандарта публикации-подписки для перемещения данных в реальном времени через объединительную плату программного обеспечения (рисунок 1 ниже).

Рис. 1. Обзор функций открытой архитектуры Navy. В центре внимания промежуточное ПО для распространения и адаптации, предназначенное для интеграции распределенных программных приложений.

Перенесемся в настоящий момент и обнаружим, что эталонная архитектура Консорциума OpenFog очень похожа на современную ИТ-версию того, что ВМФ собрал еще в 2004 году для управления открытой архитектурой. Учитывая, что эта открытая архитектура Navy развернута и успешно работает на нескольких кораблях, мы можем быть уверены, что туманные вычисления как архитектурный паттерн имеют смысл для реальных систем. Кроме того, нам, вероятно, будет полезно изучить уроки, извлеченные при разработке и развертывании архитектуры ВМФ.

OpenFMB

Open Field Message Bus (OpenFMB) - это более поздний стандарт инфраструктуры распределенного управления для интеллектуальных сетей электроснабжения. Он разрабатывается SGIP (Smart Grid Interoperability Panel). Энергетические компании ищут способы создания более эффективных и отказоустойчивых систем доставки электроэнергии, в которых используются преимущества экологически чистой энергии и высокотехнологичных решений.

Вместо крупных централизованных электростанций, сжигающих ископаемое топливо или использующих ядерную энергию для вращения вращающихся турбин и генераторов, появились распределенные энергетические ресурсы (DER) как более экологичные, местные (на границе энергосистемы) альтернативы, которым не нужно передавать электроэнергию. на большие расстояния. DER, как правило, представляют собой экологически чистые решения в области энергетики (солнечной, ветровой, гидро-, геотермальной), которые обеспечивают местное производство, хранение и потребление электроэнергии. Но DER работают с перебоями и должны управляться и контролироваться локально, а не централизованно, а это все, что доступно в текущей энергосистеме.

Распределенный интеллект и управление границами - вот решение. Фреймворк OpenFMB внедряется и проверяется на испытательных стендах интеллектуальных сетей и полевых системах. Глядя на архитектуру OpenFMB (рисунок 2 ниже), вы можете увидеть концепцию шины интеграции программного обеспечения, наглядно проиллюстрированной.

Рис. 2. Архитектура OpenFMB объединяет подсистемы и приложения через центральную шину публикации-подписки в реальном времени.

Как и открытая архитектура Navy, архитектура распределенного интеллекта OpenFMB очень похожа на среду туманных вычислений. Поскольку OpenFMB все еще находится в стадии разработки, я готов поспорить, что консорциум OpenFog и проектная группа OpenFMB выиграют от сотрудничества.

OpenICE

Мониторинг пациентов, особенно в отделениях интенсивной терапии и неотложной помощи, - сложный процесс. К пациенту может быть подключено более десятка устройств, и ни одно из них не взаимодействует. Чтобы интегрировать данные, необходимые для принятия разумных решений о благополучии и безопасности пациента, кто-то должен прочитать интерфейс каждого устройства и провести «слияние датчиков» в уме или устно с другим человеком.

OpenICE, интегрированная клиническая среда с открытым исходным кодом, была создана ИТ-сообществом в сфере здравоохранения, чтобы предоставить инфраструктуру открытой архитектуры, которая поддерживает совместимость медицинских устройств и интеллектуальную разработку медицинских приложений. OpenICE (рис. 3 ниже) предоставляет центральную базу данных для интеграции программных приложений и медицинских устройств.

Рис. 3. Распределенная вычислительная архитектура OpenICE с шиной данных на основе DDS упрощает интеграцию медицинских устройств и программных приложений.

Опять же, архитектура OpenICE поддерживает распределенный локальный мониторинг, интеграцию и управление и очень похожа на архитектуру тумана.

А теперь автоматизация открытых процессов

Совсем недавно Exxon-Mobil и другие заказчики автоматизации процессов собрались на форуме Open Process Automation Forum, чтобы приступить к определению структуры автоматизации процессов с открытой архитектурой. Если вы посмотрите на различные нефтеперерабатывающие заводы, которыми управляет Exxon-Mobil, вы найдете распределенные системы управления от множества поставщиков. Каждый крупный поставщик систем автоматизации процессов или распределенных систем управления имеет свои собственные протоколы, интерфейсы управления и экосистемы разработки приложений.

В этой обнесенной стеной садовой среде гораздо сложнее интегрировать новейшую и лучшую подсистему, датчик или устройство. Затраты на интеграцию выше, производители устройств должны поддерживать несколько протоколов, а разработка программного обеспечения должна быть нацелена на каждую экосистему. Форум Open Process Automation Forum дает возможность разработать единую архитектуру на основе IIoT, которая будет способствовать инновациям и упростить интеграцию.

Глядя на приведенную ниже диаграмму Exxon-Mobil, мы снова находим архитектуру, основанную на интеграционной шине, которую они называют служебной шиной реального времени. Цель состоит в том, чтобы предоставить программное обеспечение с открытой архитектурой и шину интеграции устройств.

Рис. 4. Видение Exxon-Mobil открытой архитектуры автоматизации процессов, основанной на сервисной шине в реальном времени.

Опять же, мы видим архитектуру, очень похожую на ту, что разрабатывается в IIoT как туманные вычисления.

Возможность

Каждая из этих инициатив открытой архитектуры стремится применить современные методы, технологии и стандарты IIoT для решения конкретных задач мониторинга, анализа и управления. Преимущества заключаются в стимулировании инноваций с помощью открытой экосистемы и упрощении интеграции с открытой архитектурой.

В каждом случае центральным элементом архитектуры является шина интеграции программного обеспечения (во многих случаях шина данных DDS), которая действует как объединительная плата программного обеспечения, облегчая распределенное управление, мониторинг и анализ. Каждая группа также занимается (или должна решать) другие аспекты туманных вычислений, такие как сквозная безопасность, системное управление и обеспечение, распределенное управление данными и другие аспекты функциональной архитектуры туманных вычислений. У них есть возможность воспользоваться другими возможностями промышленного Интернета вещей вне контроля.

У нас есть возможность учиться на каждом этапе, изучать передовой опыт и разрабатывать общую архитектуру, охватывающую несколько отраслей и областей применения. Мне кажется, что все эти архитектуры предъявляю

[1] [2] 下一页