Remodeler les architectures de données industrielles avec UNS et MQTT

Dans un récent épisode du podcast Augmented Ops, nous avons exploré le paysage en évolution rapide des architectures de données industrielles avec Vatsal Shah, fondateur et PDG de Litmus Automation. Intitulée"MQTT, Unified Namespace, and The New Industrial Data Stack", la discussion avec Shah examine de près les architectures telles que Unified Namespace (UNS) et les protocoles de communication tels que Message Queuing Transport Telemetry (MQTT), qui sont à la base des infrastructures de données modernes exigées par les fabricants.

S'appuyant sur son expérience d'ingénieur en automatisation travaillant avec de nombreux fournisseurs historiques dans ce domaine, avant de fonder Litmus et de créer un nouvel ensemble d'outils, M. Shah donne un aperçu des défis en matière d'intégration des données auxquels sont confrontés de nombreux fabricants. Il souligne en particulier le besoin urgent de relier les technologies de l'information (IT) et les technologies opérationnelles (OT) grâce à une architecture de données ouverte et interopérable.

M. Shah explique les limites importantes qu'il a rencontrées lorsqu'il travaillait avec les outils existants des anciens fournisseurs dans le domaine de l'automatisation industrielle, ce qui l'a finalement conduit à créer Litmus. Les problèmes qu'il a rencontrés étaient souvent liés à la difficulté d'intégrer des systèmes dont les composants provenaient de plates-formes et de fournisseurs différents. M. Shah raconte qu'alors qu'il travaillait sur un projet pétrolier et gazier, son équipe et lui ont dû relever le défi d'unifier les systèmes d'Emerson, de Honeywell, de Fisher, de Rosemount et de Siemens pour qu'ils partagent tous une seule base de données. Cela nécessitait un niveau d'intégration entre plusieurs systèmes différents que les outils existants ne pouvaient pas atteindre efficacement.

La seule solution disponible à l'époque consistait à écrire un code personnalisé en Visual Basic, un processus qui non seulement prenait du temps, mais qui manquait également de l'évolutivité et de la flexibilité requises pour les opérations industrielles modernes. Les solutions existantes ne permettaient pas de rendre les données OT facilement accessibles aux systèmes informatiques et autres de manière rationalisée.

Pour M. Shah, la création d'une entreprise était alors secondaire par rapport à la résolution des problèmes techniques : "Je ne savais pas si j'allais fonder l'entreprise, mais tout ce que nous voulions, c'était aller de l'avant et résoudre ce problème". Il a finalement fondé Litmus Automation, dans le but de créer une plateforme de connectivité qui offrirait une expérience d'intégration plus transparente, permettant aux organisations d'exploiter plus efficacement leurs données d'exploitation à travers différents systèmes et plateformes.

M. Shah souligne le rôle essentiel de l'espace de nommage unifié (Unified Namespace, ou UNS) dans la modernisation des architectures de données industrielles, en insistant sur le fait qu'il permet de combler le fossé entre les technologies de l'information et les technologies de l'information et de la communication. "Les technologies de l'information sont en désordre. L'informatique a besoin de données dès maintenant. Il doit y avoir un terrain d'entente entre les deux", déclare M. Shah en expliquant la nécessité de l'UNS.

Contrairement aux modèles traditionnels ISA-95 ou Purdue, l'UNS s'appuie sur une architecture en étoile avec un courtier de messages central, auquel tout, des machines d'atelier à SGQ (système de gestion de la qualité) et aux systèmes ERP, peut se connecter par le biais d'un protocole de communication ouvert. Il n'est donc plus nécessaire de créer des connexions point à point dédiées chaque fois que vous devez échanger des données entre deux nœuds de l'espace de nommage, ce qui permet de disposer d'une infrastructure beaucoup plus souple et évolutive.

M. Shah estime que les fabricants ont besoin d'un cadre ouvert et interopérable qui facilite l'échange de données et l'intégration dans un large éventail de systèmes. Avec l'avènement de l'UNS, les fabricants peuvent intégrer de nouveaux systèmes plus rapidement, tout en permettant aux développeurs citoyens d'accéder plus facilement aux données à partir de n'importe quel endroit de l'organisation.

Comme il l'explique, avec un espace de nommage unifié, "l'OT décide du type de données qui seront transmises et de la manière dont elles seront organisées. L'informatique décide de la manière dont elles seront consommées, sécurisées et dotées du contexte approprié dont toutes les applications intelligentes ont besoin".

Malgré le potentiel révolutionnaire de cette architecture, Shah reconnaît les défis qui persistent en raison des limites du protocole de transport de données qu'elle exploite : MQTT. Ce protocole est ouvert, léger, de type "publish-subscribe" et peut être configuré pour générer des rapports par exception, ce qui le rend idéal pour les cas d'utilisation de l'UNS. Cependant, il affirme que la spécification MQTT doit continuer à être affinée afin de prendre en charge les implémentations de l'espace de nommage unifié à grande échelle.

Il note que "MQTT a parcouru un long chemin... Mais il y a encore un long chemin à parcourir". Afin de répondre aux exigences d'une infrastructure à l'échelle de l'entreprise et d'égaler les capacités des processeurs de flux de données tels que Kafka, M. Shah affirme que le protocole doit être amélioré en termes de résilience et d'évolutivité. Il pense que c'est la raison pour laquelle les organisations informatiques considèrent que MQTT n'offre pas encore la base complète et à l'épreuve du temps nécessaire. La spécification Sparkplug B est l'un des nouveaux développements de MQTT qui vise à répondre aux demandes des fabricants.

Shah explique que si MQTT est agnostique en matière de données au niveau de la couche de transport, Sparkplug B a introduit un format structuré pour l'organisation des données, ce qui peut rendre l'intégration plus directe. Cependant, il a également souligné les limites de Sparkplug B, en particulier son champ d'application étroit. Bien qu'il soit bien adapté à l'organisation de données normalisées provenant de Appareils Edge et de systèmes SCADA, "dès que vous souhaitez obtenir des données plus analysées, des données dérivées, des données contextualisées, des métadonnées, vous devez penser un peu plus loin que Sparkplug B", explique M. Shah.

En fin de compte, il estime que la structure moins souple de la charge utile de Sparkplug B la rend inadéquate pour le large éventail de cas d'utilisation nécessaires pour jeter un pont entre l'OT et l'IT de la manière dont l'espace de nommage unifié vise à le faire. Il faudra poursuivre le développement des protocoles de transport de données pour que les organisations soient en mesure de tirer pleinement parti des avantages que promet l'architecture UNS.