Jak systemy MES i DCS kształtują cyberbezpieczeństwo w przemyśle przetwórczym

Postępowi we wdrażaniu cyfryzacji w przemyśle przetwórczym towarzyszą większe przepływy danych, zarówno z systemów informatycznych (IT), jak i systemów operacyjnych (OT). Ale jak można bezpiecznie wykorzystać te dane do optymalizacji parametrów eksploatacyjnych i produktywności zakładu?  

Dla wykorzystania tych danych konieczny jest cyfrowy łącznik pomiędzy systemem wysokiego poziomu klasy ERP – systemem IT, a poszczególnymi składnikami zasobów i systemami ich bezpośredniej kontroli – systemem OT. Tu w grę wchodzą systemy realizacji produkcji (MES) i rozproszone systemy sterowania (DCS), czyli kompleksowe systemy informatyczne, wykorzystujące dane do monitorowania, śledzenia, dokumentowania, a nawet sterowania procesami w czasie rzeczywistym. 

Kiedyś automatyzacja procesów służyła utrzymaniu ciągłości pracy zakładów. Dziś służy ona właściwej i zgodnej z najwyższymi standardami realizacji produkcji uwzględniającej systemy, pracowników i sieci. Ułatwiając płynny przepływ danych, systemy MES i DCS odgrywają istotną rolę w dostarczaniu wartościowych analiz, które wspierają podejmowanie decyzji w oparciu o dane i tworzeniu wysoce zautomatyzowanego, elastycznego i efektywnego procesu produkcyjnego.  

Zaufanie jest ważnym i często niedocenianym czynnikiem w automatyzacji przemysłu przetwórczego: zaufanie, że instrukcje są poprawne, parametry pozostają niezmienione, dane są dokładne, a zapisy odzwierciedlają stan rzeczywisty.

Inteligentna produkcja i automatyzacja procesów opierają się na skoordynowanym współdziałaniu sterowników programowalnych (PLC), rozproszonych systemów sterowania (DCS) oraz, w niektórych branżach i przypadkach, systemów realizacji produkcji (MES). Każdy z nich służy innemu celowi:  

• Sterowniki PLC odpowiadają za szybką dystrybucję zadań automatyki bezpośrednio do poszczególnych składników zasobów.  
• System DCS umożliwia zintegrowane sterowanie procesami, nadzór operatorski, zapewnia stabilność i ciągłość pracy.  
• System MES służy do harmonogramowania, zapewnienia identyfikowalności oraz realizacji produkcji wsadowej lub produkcji opartej o zdefiniowane receptury.  

Wszystkie te systemy razem umożliwiają przejście od prostego utrzymania ciągłości pracy do realizacji produkcji w sposób właściwy, zgodnie z najwyższymi standardami. Jednak ich potencjał nie może być w pełni wykorzystany i nie mogą one dostarczać operatorom wartościowych analiz bez rzetelnych danych. Jakość analiz dostarczanych przez te systemy zależy od jakości danych uzyskiwanych od poszczególnych składników zasobów i czujników w instalacji obiektowej. 

Kolejny etap rozwoju automatyzacji procesów to krok dalej, który polega na ścisłej integracji inteligentnych urządzeń obiektowych, systemów sterowania, analityki i środowisk chmurowych w jeden skoordynowany ekosystem, zwany systemem cyberfizycznym (CPS). Tworząc cyfrowe odwzorowanie procesów fizycznych, system CPS zapewnia, że ​​dane, przesyłane w czasie rzeczywistym do systemów MES i DCS, są nie tylko dokładne, ale także wzbogacone o kontekst, co umożliwi podejmowanie trafniejszych decyzji i działań zapobiegawczych oraz bardziej autonomiczne operacje. Gdy urządzenia i instalacje są w coraz większym stopniu zintegrowane, system CPS stanowi bezpieczny, oparty na danych szkielet, który zapewnia większą niezawodność, efektywność oraz nowoczesny fundament inteligentnej produkcji. 

Po cyfryzacji operacji, systemy realizacji produkcji (MES) i rozproszone systemy sterowania (DCS) pełnią rolę warstwy wykonawczej. Znajdują się one na styku planowania, sterowania i działań człowieka – tam, gdzie rola danych zmienia się z informacyjnej na operacyjną. Niezależnie od tego, czy w zakładzie wykorzystywany jest system MES czy DCS, realizacja jest w coraz większym stopniu oparta na procedurach, komunikacji i oprogramowaniu, więc system taki staje się bardziej wątły i podatny na cyberataki. 

Systemy te, leżące na styku technologii informatycznych (IT) i operacyjnych (OT) stają się głównym celem potencjalnych cyberataków, gdzie pojedynczy przypadek naruszenia może zakłócić produkcję lub zagrozić utrzymaniu zgodności i bezpieczeństwa. Dlatego, wraz z postępem integracji zakładów, dla zapewnienia odporności i integralności danych/informacji, niezbędna jest ochrona tego cyfrowego szkieletu poprzez bezpieczne uwierzytelnianie, segmentację sieci oraz ciągłe monitorowanie. 

Dzięki urządzeniom cyfrowym, dostępowi do danych w czasie rzeczywistym i analityce, operatorzy mogą osiągać niespotykane dotąd poziomy efektywności. Ciągłe gromadzenie i analiza danych pozyskiwanych z zainstalowanych składników zasobów pozwala na natychmiastowy wgląd w przebieg procesów i identyfikację potencjalnych obszarów spadku efektywności. Systemy wykonawcze, takie jak MES lub DCS, działają jak hub operacyjny, który wykorzystuje i kontekstualizuje dane na potrzeby operatorów instalacji. 

Wdrożenie w przemyśle przetwórczym przetwarzania brzegowego i rozwiązań opartych na chmurze dodatkowo zwiększa potencjał tych systemów. Przetwarzanie brzegowe polega na przetwarzaniu danych blisko ich źródła, zapewnia niewielkie opóźnienia i dostępność operacyjną dla realizacji krytycznych zadań, takich jak kontrole jakości i alerty predykcyjne. Natomiast komunikacja z chmurą rozszerza jego możliwości, poprzez agregację danych z różnych lokalizacji, umożliwia zaawansowaną analitykę i daje obraz całego przedsiębiorstwa. Razem tworzą hybrydowy model, który wspiera zarówno natychmiastowe sterowanie operacyjne, jak i długoterminową optymalizację procesów. 

Rośnie znaczenie bezpiecznej komunikacji, co powoduje, że ochrona staje się kluczową sprawą w miarę jak realizacja zadań przenosi się do cyfrowych, wzajemnie połączonych systemów definiowanych programowo.