Opinião de Convidado Julho 2021: Executivos de OT Devem Adotar a Nuvem? Uma Decisão Estratégica para Redes Modernas

28 de julho de 2021

A mudança de onde a funcionalidade de computação ocorre variou nas últimas décadas, de centralizada (lembram de plataformas como mainframes e thin clients?) para distribuída. Recentemente, tem havido muito sobre o surgimento da Computação de Borda. Em vez de um estado final, este é apenas mais um marco na evolução contínua de arquiteturas de sistema de sistemas. Neste artigo, vou argumentar a favor de uma mudança, ao longo do tempo, de volta para a Nuvem.

Quando a Indústria 4.0 começou, o conceito primário era realmente sobre tudo definido por software. A quarta revolução industrial esperava entregar ainda mais automação que a terceira revolução, unindo os mundos físico e digital. Realizar isso exigiu uma mudança de controles industriais centralizados e fixos para aqueles que pudessem se adaptar a necessidades de mercado em mudança e/ou feedback do próprio ambiente. O que isso significava era uma mudança para sistemas definidos por software. Os CLPs que eram imaginados como uma entrada física com I/Os, agora serão uma carga de trabalho de container em uma grande plataforma. Em um nível muito mais alto, isso inerentemente muda como o físico, digital e humanos interagem. Máquinas compostas por controladores dedicados que não são atualizados ou alterados agora serão impulsionadas por PCs industriais definidos por software que podem tanto impulsionar as máquinas quanto entender e se adaptar ao seu entorno.

Há grande inovação em andamento com provedores de nuvem agora. Pode-se dizer que estamos nas Guerras da Nuvem. Se eu focar na América do Norte e Europa por um momento (ou seja, excluir o ecossistema na China com Ali Baba, Baidu e Tencent), os três principais provedores de nuvem avançam com produtos cada vez mais inovadores e completos. Eles também reconheceram a preocupação de clientes finais de ficarem presos a um único provedor de nuvem. Como exemplo, a plataforma de software Anthos do Google, anunciada em 2019, oferece uma única maneira consistente de gerenciar cargas de trabalho Kubernetes em ambientes on-prem e nuvem pública.

Para o executivo de OT, conectividade a esse tipo de funcionalidade oferece perspectivas tentadoras para eficácia do sistema através de acesso a vários serviços, incluindo data lakes, analytics de streaming, armazenamento de dados, gerenciamento de segurança IoT e monitoramento. Estamos ouvindo de clientes que a implementação de funcionalidade semelhante on-prem pode ser duas a três vezes mais cara. Acreditamos que a lacuna de custo continuará a crescer.

Organizações de TI em quase todas as indústrias estão em transição ou já fizeram a transição para alavancar serviços de nuvem. Operadores de OT, no entanto, têm sido lentos em adotar técnicas baseadas em nuvem. Mesmo que mover para a Nuvem alivie o operador de OT de tarefas de manutenção como provisionamento, instalação, atualizações e patches, eles ainda querem manter o controle e limitar a ameaça de vulnerabilidades de cibersegurança. Em parte, é porque esta conversa choca com a cultura enraizada em líderes de OT de se manterem afastados da influência de organizações de TI e permanecerem o mais independentes possível para suporte de aquisição e gerenciamento de sua infraestrutura de tecnologia.

Alguns operadores percebem que, diante de pressões de custo crescentes, mover para a Nuvem poderia simplificar suas operações e permitir que sejam mais flexíveis em escalar para cima e para baixo. Na indústria de manufatura, vimos mais no domínio público da Microsoft e sua base de clientes que constrói sobre uma base de décadas de familiaridade de negócios e fornecedores em torno da tecnologia Windows®. Isso foi inicialmente focado em casos de uso de manutenção preditiva e melhoria de qualidade.

1. A indústria de alimentos, pioneira em embalagens Tetra Pak, emprega novas ferramentas digitais que permitem que suas máquinas conectadas à nuvem prevejam exatamente quando o equipamento precisa de manutenção. Conectando linhas de embalagem à Nuvem Microsoft Azure, a Tetra Pak pode coletar dados operacionais para ajudar a prever o momento informado de manutenção.
   
   
2. Fabricantes têm uma nova abordagem para manter qualidade em ambientes de manufatura de alto volume graças à chegada de inteligência artificial (IA) competente e custo-efetiva. Operadores podem analisar feeds de câmera em tempo real para ter widgets defeituosos identificados e marcados fisicamente ou virtualmente. Potencialmente, tornou-se possível inspecionar cada peça saindo da linha – algo que não era nem econômico nem prático usando operadores humanos. Esta solução é particularmente valiosa na manufatura de componentes automotivos complexos, sensíveis a preço, alto volume e frequentemente críticos para segurança.

Operadores de nuvem ofereceram várias estratégias de IoT destinadas a abordar as preocupações, mas os operadores de OT ainda veem um abismo entre o que é necessário para atender seus requisitos e as arquiteturas disponíveis. Felizmente, novas arquiteturas podem permitir que os operadores tenham seu bolo e comam também. A escolha da arquitetura de sistema certa garantirá que suas operações atuais não sejam impactadas e, no entanto, eles se beneficiarão de toda a otimização baseada em dados, a saber:

1. Ao desacoplar software e hardware, o custo de manutenção e atualização diminui significativamente
2. Sistemas podem ser muito mais flexíveis e responder a requisitos em mudança com custo, risco e tempo significativamente menores.
3. Sistemas se tornam observáveis, o que abre a capacidade de coletar dados, entregar insights únicos e otimizações de loop fechado.

O desafio é entregar essas capacidades enquanto mantém os atributos vitais e essenciais da rede OT, incluindo tempo de atividade do sistema, funcionalidade determinística em tempo real e imunidade a ciberataques.

A arquitetura que este tipo de sistema requer é o que nos referimos como "Edge de Missão Crítica", combinando de forma segura os benefícios de escala da infraestrutura de TI com a confiabilidade, comportamento determinístico em tempo real de plataformas embarcadas. Atributos incluem;

1. Airgapping: Arquitetos de sistema devem definir precisamente e dedicar CPU, memória e recursos de I/O a máquinas virtuais específicas. Essas VMs precisam ser isoladas umas das outras, incluindo conectividade norte-sul e sul-norte. Isso permite que aplicações OT e de nuvem residam no mesmo sistema
2. Gerenciabilidade OT: O sistema deve ser flexível no gerenciamento e controle da configuração e setup. Embora o sistema deva ser gerenciado localmente, cargas de trabalho específicas devem ser atualizadas e gerenciadas pela Nuvem.
3. Desempenho: Desempenho em tempo real deve ser garantido para cargas de trabalho como CLPs, PACs e ECUs. Isso significa que o sistema que hospeda as cargas de trabalho da nuvem no chão de fábrica também pode ter uma partição dedicada que pode ser o backup para um CLP físico.
4. Alta Disponibilidade: Alta disponibilidade implementada em diferentes níveis, dentro de um único sistema, entre dois sistemas em uma célula e em toda uma linha de produção.
5. Integração de Framework de Orquestração: Os sistemas de borda precisam funcionar com framework de gerenciamento local ou baseado em nuvem. Por exemplo, sistemas em uma fábrica devem dedicar uma parte de sua carga de trabalho para formar clusters Kubernetes.

Em conclusão, a arquitetura de edge de missão crítica pode permitir que operadores de OT implantem serviços e cargas de trabalho conectados à nuvem em seu chão de fábrica sem afetar suas operações atuais. Isso é alcançado permitindo que os sistemas de borda no chão de fábrica executem múltiplas cargas de trabalho airgapped, incluindo tempo real, IA/ML, segurança, etc. Além disso, das cargas de trabalho airgapped podem ser combinadas para executar cargas de trabalho de containers orquestrados por Kubernetes.

Pavan Singh, VP Gerenciamento de Produto, Lynx Software Technologies