Fiziksel Süreçler
Fiziksel süreçlerden veri toplamak ve izlemek için sensörleri ve diğer gömülü sistemleri kullanabildikleri için CPS’nin birçok kullanımı vardır. Bu süreçler, bir aracın direksiyonunun izlenmesi, enerji tüketimi veya sıcaklık/nem kontrolü gibi herhangi bir şey olabilir.
Gömülü sistemlerden farklı olarak CPS sistemleri, verilerin küresel olarak bile uzaktan erişilebilir olmasını sağlayan ağ bağlantılıdır. Kısacası siber-fiziksel sistemler, yazılım uygulamalarının fiziksel dünyadaki olaylarla etkileşime girmesini mümkün kılar. Örneğin, bir elektrik güç şebekesindeki enerji tüketimindeki zirveleri ölçmek için, CPS’nin yerleşik hesaplama ve ağ işlevleri aracılığıyla etkileşime girdiği fiziksel süreçtir.
Genellikle yerleşik bir iletişim yeteneğine sahip bağımsız cihazlar olan geleneksel gömülü sistemlerin aksine, CPS’ler diğer tamamlayıcı cihazlarla ağa bağlanacak şekilde tasarlanmıştır ve bu nedenle fiziksel G/Ç bağlantı noktalarına sahiptir. CPS, robotik ile yakından ilgilidir ve bir robot, çevresini manipüle edebilen net fiziksel bileşenlere sahip olduğundan, CPS’ye iyi bir örnektir.
Robotlar nesneleri algılamada, nesneleri tutmada ve taşımada ve gerektiğinde onları konumlandırmada iyidir. Fabrikalarda robotlar, genellikle ağır kaldırma veya büyük ve garip öğelerin bir montaj hattına yerleştirilmesini gerektiren tekrarlayan işler yapmak için kullanılır.
Robotlar, sensör verilerini okumak, algoritmaları uygulamak ve robotun kollarını, kollarını ve mekanizmalarını kontrol eden servo motorlara ve aktüatörlere kontrol bilgileri göndermek gibi görevlerini yerine getirmek için yazılım çalıştırmalarını sağlayan hesaplama, ağ ve fiziksel bileşenlere sahiptir. Robotlar ayrıca operasyon ve yönetim alanındaki arka uç sunucularla ve montaj hattındaki güvenlik cihazlarıyla da iletişim kurar.
Bunun bir örneği, robotların raflardan ve kutulardan stok aldığı veya iade ettiği depolardaki stok işleme gibi bazı dağıtımlarda robotların çok hızlı çalışmasıdır. Muazzam hızlarda hareket ederler, mekanik kol hareketlerini bulanık bir şekilde gerçekleştirirler ve yorulmazlar veya dinlenme molalarına ihtiyaç duymazlar, bu nedenle her konuda insanlardan daha iyi performans gösterirler.
Ancak, robotlar ve insanlar her zaman birlikte güvenli bir şekilde çalışmazlar ve o zaman bir robotun çalışma alanına bir insan gelirse, robotun yavaşlaması ve eylemlerini insanlarla uyumlu bir hızda yapması gerekir. Sonuç olarak, robotlar, insan içermeyen ortamlarda daha iyi ve çok daha verimli çalışır.
Robotik, bir CPS’nin bariz bir örneğidir, ancak şu anda yangınla mücadele veya madencilik gibi tehlikeli ortamlarda çalışmak veya bomba imhası gibi tehlikeli işler yapmak veya ağır işler yapmak gibi birçok IIoT kullanım durumunda çalışmak üzere uyarlanmıştır. örneğin üretim hattındaki araba tertibatlarını kaldırmak gibi. Bununla birlikte, otomatik cerrahi gibi hassasiyet gerektiren durumlarda ve hava trafik kontrol sistemleri durumunda koordinasyon içinde olduğu gibi, diğer CPS türlerinin diğer kullanımları boldur.
CPS için Endüstriyel İnternet’teki gerçek dünya uygulamaları, esas olarak, ağ etkin CPS cihazlarının çevrelerini izlediği ve bu bilgiyi, hesaplama ve analizin gerçekleştirileceği ve gerekirse geri bildirimin sağlanacağı başka bir ağ bağlantılı düğümdeki bir uygulamaya ilettiği sensör tabanlı uygulamalardadır. ve gerektiğinde. Buna bir örnek, yine CPS tarafından sürülen şerit değiştirme farkındalık sistemlerini de kullanan otomobillerde çarpışma algılama ve korumadır.
Fiziksel siber-mekanikteki ilerlemelerin, işlevsellik, güvenilirlik, kullanılabilirlik, güvenlik, uyarlanabilirlik ve özerklikteki iyileştirmelerle yakın gelecekte CPS’yi büyük ölçüde artıracağı öngörülmektedir.
Kablosuz Teknoloji
Kablosuz iletişim teknolojisinin kurumsal olarak benimsenmesi, 2000’lerin başında biraz uğursuz bir başlangıç yaptı. Yavaş ve güvensiz olduğu düşünülen birçok BT güvenlik departmanı kullanımından kaçındı ve diğerleri daha ileri giderek onu kuruluştan yasakladı.
Wi-Fi, hastane iletişimleri ve geniş alanların kablolu ağlarla kolayca kapatılamadığı depolar gibi belirli endüstriyel kullanım durumlarında muazzam operasyonel potansiyele sahip olduğundan, endüstri bunu silmek için o kadar hızlı değildi. ve kablolu çözümler.
Yavaş yavaş, kablosuz teknoloji, yalnızca 1-2 Mbps’lik sınırlı bant genişliği ve 50 fit’lik sınırlı mesafelerde yüksek performanslı Gbps sistemlerine göre çok daha az bant genişliği sunabilen ilk sistemlerden gelişti.
Teknolojideki evrim, performanstaki kademeli iyileştirmelerin güvenlikteki iyileştirmelerle eşleştiği on yılın çoğunu alan kademeli bir adım süreciydi. Radyo dalgaları, havadan yayın yaptıkları ve aynı frekansta dinleyen herkesin fark edebileceği için dinlemeye açık olduğundan güvenlik önemli bir sorundu.
Ek olarak, erişim noktaları, kablosuz cihazların ev ağını tanımlayıp bağlanabilmesi için bir ağ tanımlayıcısı olan bir SSID yayınlar. Kolaylık sağlamak için, erken Wi-Fi erişim noktaları, yetkilendirme için kullanıcı kimlik bilgileri gerekmeden açıktı ve veriler kablosuz olarak şifrelenmedi veya WEP (Kabloluya Eşdeğer Protokol) adı verilen çok zayıf bir güvenlik protokolü tarafından korundu.
Bu başarısızlıklar kurumsal BT için kabul edilemezdi, bu nedenle Wi-Fi evde, SMB’de (küçük orta işletme) ve güvenlik endişelerinin o kadar da önemli olmadığı bazı sektörlerde kendine bir yer buldu.
Wi-Fi, Bluetooth gibi kablosuz teknolojilerin endüstriyel kullanımları (önceki benzer güvenlik aksaklıklarına sahiptir) ve daha sonra ZigBee, güvenli tesisler içinde kısa mesafeler üzerinden M2M veri iletişimi ile ilgilendi, bu nedenle pencerelerden veri sızıntısı riski aşırı güçlü veya kötü konumlandırılmış erişim noktaları ve antenler sorun değildi.
Benzer şekilde, geniş depolarda, Wi-Fi, uzaktan kumandalı araçlarla M2M iletişimi için bir nimetti ve düşük hızlar, düşük verim ve zayıf şifreleme bir sorun değildi. Bu nedenle, kablosuz teknoloji, endüstriyel işyerinde on yıl içinde büyüyecek olan bir ilk niş kazandı ve hızlar ve güvenlik önceki tüm beklentilerin ötesinde geliştikçe, kablosuz iletişim, Endüstriyel İnternet’in itici gücü ve etkinleştiricisi haline geldi.
Bu dönüşüm, aynı taşıyıcı frekans sinyali üzerinden daha fazla bit veya sembolün taşınmasını sağlayan kablosuz modülasyondaki teknolojik gelişmeler nedeniyle ortaya çıktı.
Örneğin, Wi-Fi, gerçekçi bir 1-2 Mbps (teorik 11 Mbps) bit hızı ile 802.11b’den on yıldan daha kısa bir sürede 70-90 Mbps (teorik 300 Mpbs) gerçekçi bit hızı ile 802.11n’ye geçti. Kusurlu WEP’in sonunda çok daha güvenli bir şifreleme ve kimlik doğrulama protokolü olan WPA2 ile değiştirilmesiyle güvenlik de önemli ölçüde hızlı iyileştirmeler yaptı.
Bu iyileştirmelerin birleşimi, BT kuruluşunda Wi-Fi’nin itfasıydı ve şimdi tam olarak kabul gördü. Bazı durumlarda, işyeri çevresinde esnek ve kesintisiz hareketlilik sağladığı için tercih edilen iletişim ortamıdır.