Przejdź do głównej treści

Aspekty bezpieczeństwa przy projektowaniu integracji MES z parkiem maszynowym

Katgoria: MES / Utworzono: 12 listopad 2024
Aspekty bezpieczeństwa przy projektowaniu integracji MES z parkiem maszynowym
Cyfryzacja procesu zbierania informacji z obszaru produkcyjnego za pomocą systemów klasy MES (Manufacturing Execution System) jest zagadnieniem znanym już od kilku dekad. Dane zebrane przez system MES służą do monitorowania oraz rozliczania produkcji zarówno w aspekcie finansowym, jak i w kontekście realizacji założonych planów. Ponieważ są one bazą do podejmowania działań korygujących mających na celu ciągłą optymalizację wyników organizacji przez obniżenie kosztów i zwiększenie produktywności, muszą być aktualne, kompletne i wiarygodne.

REKLAMA
ASSECO KSEF
 
Zapewnienie powyższych cech wymaga jak najszerszej automatyzacji akwizycji danych aż do momentu, w którym pracownicy produkcyjni staną się wyłącznie odbiorcami informacji dostarczanych przez system MES. Z tego też powodu coraz trudniej jest wyobrazić sobie wdrożenie, które nie wykorzystuje technologii IIoT (Industrial Internet of Things) do integracji z fizycznym procesem produkcyjnym.

Integracja ta powinna obejmować co najmniej zakres umożliwiający automatyczne pobieranie informacji o postępie produkcji i zdarzeniach związanych z operacjami produkcyjnymi. Rejestrowanymi zdarzeniami są przede wszystkim rozpoczęcie lub zakończenie operacji oraz wystąpienie przestojów wraz z podaniem ich przyczyny. Naturalnym krokiem poszerzającym integrację jest możliwość zapisania informacji do sterownika PLC (Programmable Logic Controller) zarządzającego pracą maszyny. Przykładowo, jeżeli w systemie MES zapisane są parametry technologiczne powiązane z produktem i operacją produkcyjną, to po spełnieniu określonych warunków mogą zostać automatycznie przesłane do sterownika maszyny.

O ile sama idea bezpośredniego połączenia systemu MES ze sterownikiem PLC maszyny wydaje się prosta w realizacji, gdyż od dawna istnieje technologia, która to umożliwia, o tyle uwzględnienie aspektów szeroko rozumianego bezpieczeństwa komplikuje projekt. Poniżej przedstawiono najważniejsze zagadnienia, na które należy zwrócić uwagę planując wdrożenie takiego rozwiązania.

Pojęcie bezpieczeństwa w kontekście różnic pomiędzy systemami IT i OT

Bezpieczeństwo, w przypadku systemów komputerowych, rozumiemy zazwyczaj jako zagwarantowanie poufności, integralności i dostępności informacji (tzw. triada CIA). Do podstawowych metod realizacji powyższych założeń należą między innymi: ciągła aktualizacja oprogramowania, kontrola dostępu z uwzględnieniem różnych poziomów zarówno w przypadku danych jak i infrastruktury oraz tworzenie kopii zapasowych według reguły 3-2-1. Zasady te powinny być oczywiście uwzględnione w każdym wdrożeniu systemu MES.

Systemy automatyki przemysłowej z kolei muszą spełnić wymagania dotyczące ciągłości działania procesu produkcyjnego oraz fizycznego bezpieczeństwa, ze szczególnym naciskiem na ochronę zdrowia i życia ludzkiego. Zdarza się, że z powodu braku w zespole projektowym ds. wdrożenia systemu MES odpowiednich specjalistów, powyższe wymagania dotyczące warstwy fizycznej nie są uwzględniane na etapie opracowania założeń dla integracji z przemysłowymi układami sterowania (ICS). Aby zwiększyć szansę na udane wdrożenie opracowanej wcześniej koncepcji integracji obszarów IT oraz OT (Operation Technology) należy już na etapie analizy biznesowej zderzyć przyjęte wstępnie założenia z realiami hali produkcyjnej oraz regulacjami wynikającymi z przepisów i powszechnie stosowanych norm.

Bezpieczne połączenie systemu MES z urządzaniami IIoT

Urządzenia przemysłowe, takie jak sterowniki PLC czy panele HMI (Human-Machine Interface), podatne są na podobne metody ataku co inne urządzenia komputerowe. Mogą zatem stać się nie tylko celem, ale też wektorem umożliwiającym nieuprawniony dostęp do sieci w całej organizacji.

Jak wspomniano powyżej, jedną z najskuteczniejszych praktyk ograniczających ryzyko potencjalnego ataku na urządzenia IT jest ciągła aktualizacja oprogramowania mająca na celu wyeliminowanie znanych podatności. W przypadku urządzeń przemysłowych zazwyczaj unika się takiego podejścia. Dzieje się tak ze względu na konieczność ciągłej pracy instalacji technologicznych oraz ryzyko nieprawidłowego działania programu użytkownika po wgraniu nowej wersji firmware’u. Po każdej takiej ingerencji należy wykonać czasochłonne testy funkcjonalne wiążące się z ryzykiem zniszczenia mienia np. w postaci cennych surowców lub nawet maszyn. Z powyższych względów aktualizację sterownika PLC przeprowadza się nierzadko poprzez wymianę na nowszy model w momencie modernizacji maszyny.

Istnieją jednak inne metody redukujące ryzyko związane z niepowołanym dostępem do urządzeń ICS oraz IIoT. Jedną z podstawowych praktyk jest odpowiednia segmentacja sieci za pomocą technologii VLAN i odseparowanie wydzielonych w ten sposób obszarów za pomocą firewalli. W ten sposób tworzone są strefy zapewniające bezpieczną wymianę informacji pomiędzy elementami układów sterowania. Nawet wówczas gdy urządzenia korzystają z nieposiadających mechanizmów zabezpieczeń protokołów komunikacyjnych takich jak Profinet czy Modbus TCP, architektura sieci zapewnia ochronę przed niepowołanym dostępem do przesyłanych informacji.

Z punktu widzenia systemu MES, będącego aplikacją warstwy 3. modelu ISA95, dostęp do urządzenia IoT pracującego w strefie chronionej wymaga skonfigurowania odpowiednich reguł dla zapór sieciowych stojących na drodze takiej komunikacji. Potrzeba ta będzie rzutować pośrednio na wybór odpowiedniego protokołu komunikacyjnego urządzeń IoT.

Co do zasady umożliwienie przejścia przez firewall połączeń wychodzących z chronionej strefy jest prostsze i bezpieczniejsze niż zezwolenie na połączenia przychodzące. Między innymi z tego powodu coraz większą popularność zyskują rozwiązania oparte o protokół MQTT. W takim przypadku IIoT znajdujące się na hali produkcyjnej oraz aplikacja, dla której skierowana jest informacja, nawiązują autoryzowane i szyfrowane połączenie z tzw. brokerem pełniącym rolę pośrednika w wymianie danych. Sama aplikacja brokera może znajdować się w dowolnej i osiągalnej dla obu stron komunikacji lokalizacji.

O ile rozwiązania korzystające z MQTT zyskują na popularności, to wciąż pozostają w użyciu i rozwijane są protokoły komunikacji oparte o architekturę, w której jedna ze stron odpytuje lub wysyła rozkazy bezpośrednio do drugiej, tzw. klient-serwer. Warto podkreślić, że wbrew potocznemu wyobrażeniu serwerem jest tutaj urządzenie IoT, a klientem może być aplikacja klasy SCADA lub MES. Na tej koncepcji bazuje obecnie zdecydowana większość przemysłowych protokołów komunikacyjnych. Zastosowanie jednego z nich będzie wymagało nieco większej uwagi ze strony administratorów sieci konfigurujących połączenia przez zapory i routery.

Bez względu na to który z opisanych powyżej wariantów zostanie wybrany przy projektowaniu integracji IoT z systemem MES, niezwykle ważne jest, aby komunikacja przechodząca przez strefy niechronione (DMZ) lub sieci publiczne była odpowiednio zabezpieczona przed dostępem osób nieuprawnionych. W przypadku rozwiązań klient-serwer na szczególną uwagę zasługuje standard OPC UA zapewniający, oprócz wysokiego stopnia standaryzacji transmisji pomiędzy urządzeniami różnych producentów, również wszystkie funkcjonalności służące zachowaniu bezpieczeństwa transmisji. Dzięki autentykacji przy nawiązywaniu połączenia oraz szyfrowaniu przesyłanych danych wykorzystanie protokołu OPC UA zabezpiecza przed wprowadzaniem do systemu nieprawdziwych danych czy rozkazów w przypadku ataku man-in-the-middle.

Bezpieczeństwo funkcjonalne komunikacji dwukierunkowej z maszynami

W przypadku komunikacji dwukierunkowej systemu MES z parkiem maszynowym jedną z możliwych do realizacji funkcjonalności jest przekazanie do sterownika PLC rozkazu zezwolenia pracy maszyny, czyli zatrzymania i ponownego uruchomienia fizycznego procesu produkcyjnego. Może to być bardzo pożądane rozwiązanie szczególnie we wdrożeniach wymagających śledzenia genealogii produktu (traceability). Jeżeli przykładowo w zasobniku maszyny znajdzie się surowiec, który nie został zarejestrowany i przypisany do operacji w systemie MES, maszyna nie uruchomi się lub zostanie zatrzymana. Operator zostanie wówczas powiadomiony o przyczynie przestoju i poproszony o uzupełnienie danych np. poprzez zeskanowanie odpowiedniego kodu kreskowego. W ten sposób można zapobiec wyprodukowaniu towaru nie spełniającego odpowiednich wymagań lub przepisów branżowych czyli takiego, który będzie uznany za bezwartościowy z punktu widzenia nabywcy.

Jednym z aspektów wpływających na bezpieczeństwo w przypadku takiej aplikacji jest zadbanie o jakość danych, na podstawie których MES podejmie decyzję o zatrzymaniu i ponownym uruchomieniu procesu. Niedopilnowanie tego wymagania będzie prawdopodobnie skutkować nieoczekiwanym zachowaniem maszyny. Z tego samego powodu należy zadbać też o to, aby kanał, którym przesyłamy rozkazy, był wolny od zakłóceń czy celowych manipulacji. W tym właśnie celu stosujemy wcześniej opisane rozwiązania chroniące przemysłową sieć komputerową i pracujące w niej urządzenia.

Możemy założyć, że brak zezwolenia startu lub kontrolowane zatrzymanie maszyny wydaje się nie stwarzać większych problemów po stronie bezpieczeństwa procesu ani generować zagrożenia dla obsługi. Natomiast nieodpowiednie obsłużenie zezwolenia pracy lub rozkazu uruchomienia przychodzącego z systemu MES może spowodować nieoczekiwany ruch elementów mechanicznych maszyny i w związku z tym stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa pracowników. Do takich sytuacji nie wolno dopuścić, a wymaganie to opisane jest wprost w Załączniku 1 do Dyrektywy Maszynowej (2006/42/WE, Zał.1, rozdz. 1.2.3). Między innymi z tego powodu projektowanie rozwiązania integracji uwzględniającego przesyłanie danych i rozkazów z systemu MES do maszyny musi odbywać się przy udziale nie tylko kierowników produkcji, planistów i specjalistów IT, ale też odpowiednich przedstawicieli z obszarów technologii, BHP, automatyków utrzymania ruchu oraz programistów PLC ze strony użytkownika czy dostawcy technologii.

Oczywistym jest, że wdrożenie systemu MES w połączeniu z przemysłowym Internetem rzeczy w jak najszerszym możliwym zakresie może przynieść organizacji wiele korzyści i jest to tylko kwestia czasu, kiedy stanie się koniecznością w każdej firmie produkcyjnej. Wykorzystanie technologii IoT wpływa na poprawę wyników oraz daje możliwość spełnienia specyficznych wymagań klienta np. w zakresie traceability i to nie tylko w kontekście genealogii partii, ale również parametrów technologicznych przy jakich powstawał produkt. Pełna integracja systemu MES z parkiem maszynowym, a w szczególności dwukierunkowa wymiana informacji ze sterownikami maszyn jest niezwykle kuszącą propozycją również z tego powodu, że jest jednym z pierwszych kroków w kierunku pełniej automatyzacji produkcji tzw. light out manufacturing. Warto podkreślić jednak, że bardzo ważnym aspektem każdej takiej integracji jest dobór odpowiednich rozwiązań pod kątem bezpieczeństwa informacji oraz bezpieczeństwa funkcjonalnego. Ponieważ są to projekty interdyscyplinarne, sukces wdrożenia wymaga dogłębnego przemyślenia oraz przygotowania w wielu obszarach, nawet w tych, które na pierwszy rzut oka nie mają wiele wspólnego z zarządzeniem produkcją.

Autor: Łukasz Widera, ekspert ds hardware i IoT w dziale analiz eq system
Źródło: eq system

Najnowsze wiadomości

Europejski przemysł cyfryzuje się zbyt wolno – ERP, chmura i AI stają się koniecznością
BPSCEuropejski przemysł średniej wielkości wie, że cyfryzacja jest koniecznością, ale wciąż nie nadąża za tempem zmian. Ponad 60% firm ocenia swoje postępy w transformacji cyfrowej jako zbyt wolne, mimo rosnącej presji konkurencyjnej, regulacyjnej i kosztowej. Raport Forterro pokazuje wyraźną lukę między świadomością potrzeby inwestycji w chmurę, ERP i AI a realną zdolnością do ich wdrożenia – ograniczaną przez braki kompetencyjne, budżety i gotowość organizacyjną.
Nowa era komunikacji biznesowej, KSeF stał się faktem
SymfoniaOd 1 lutego 2026 roku, w Polsce z sukcesem rozpoczęła się nowa era elektronicznej komunikacji w biznesie. Od tego dnia przedsiębiorcy zaczynają posługiwać się wspólnym standardem we wzajemnej wymianie dokumentów – fakturą ustrukturyzowaną, znaną jako FA(3) lub po prostu faktura KSeF.
Smart Factory w skali globalnej: jak MOWI porządkuje produkcję dzięki danym w czasie rzeczywistym
accevoCyfryzacja produkcji w skali globalnej wymaga dziś spójnych danych, jednolitych standardów i decyzji podejmowanych w czasie rzeczywistym. W środowisku rozproszonych zakładów produkcyjnych tradycyjne raportowanie i lokalne narzędzia IT przestają wystarczać. Przykład MOWI pokazuje, jak wdrożenie rozwiązań Smart Factory i systemu MES może uporządkować zarządzanie produkcją w wielu lokalizacjach jednocześnie, zwiększając przejrzystość procesów, efektywność operacyjną oraz stabilność jakości.
Hakerzy nie kradną już tylko haseł. Oni kradną Twój czas i przyszłość. Jak chronić ERP przed paraliżem?
Hakerzy coraz rzadziej koncentrują się wyłącznie na kradzieży haseł. Ich prawdziwym celem jest dziś sparaliżowanie kluczowych systemów biznesowych, przejęcie kontroli nad danymi i wymuszenie kosztownych decyzji pod presją czasu. System ERP, jako centralny punkt zarządzania finansami, produkcją i logistyką, stał się dla cyberprzestępców najbardziej atrakcyjnym celem. Ten artykuł pokazuje, dlaczego tradycyjne zabezpieczenia przestają wystarczać i jak realnie chronić ERP przed atakami, które mogą zatrzymać firmę z dnia na dzień.
PSI automatyzuje logistykę Rossmanna: Wdrożenie WMS i MFC w Czechach
PSINowoczesne centrum logistyczne Rossmann w Czechach to przykład, jak strategiczne inwestycje w automatykę i systemy IT wspierają skalowanie biznesu w handlu detalicznym. Projekt realizowany przez PSI Polska obejmuje wdrożenie zaawansowanego systemu WMS oraz sterowania przepływem materiałów, tworząc w pełni zintegrowane środowisko dla obsługi rosnących wolumenów sprzedaży i dynamicznego rozwoju e-commerce. To wdrożenie pokazuje, jak technologia staje się fundamentem efektywnej, przyszłościowej logistyki.



Najnowsze artykuły

Magazyn bez błędów? Sprawdź, jak system WMS zmienia codzienność logistyki
SENTEWspółczesna logistyka wymaga nie tylko szybkości działania, lecz także maksymalnej precyzji – to właśnie te czynniki coraz częściej decydują o przewadze konkurencyjnej firm. Nawet drobne pomyłki w ewidencji stanów magazynowych, błędy przy przyjmowaniu dostaw czy nieprawidłowe rozmieszczenie towarów, mogą skutkować poważnymi stratami finansowymi i opóźnieniami w realizacji zamówień. W jaki sposób nowoczesne rozwiązania do zarządzania pomagają unikać takich sytuacji? Czym właściwie różni się tradycyjny system magazynowy od zaawansowanych rozwiązań klasy WMS (ang. Warehouse Management System)? I w jaki sposób inteligentne zarządzanie procesami magazynowymi realnie usprawnia codzienną pracę setek firm?
Jak maksymalizować zyski z MTO i MTS dzięki BPSC ERP?
BPSC FORTERROZysk przedsiębiorstwa produkcyjnego zależy nie tylko od wydajności maszyn, ale przede wszystkim od precyzyjnego planowania, realnych danych i umiejętnego zarządzania procesami. Dlatego firmy, które chcą skutecznie działać zarówno w modelu Make to Stock (MTS), jak i Make to Order (MTO), coraz częściej sięgają po rozwiązania klasy ERP, takie jak BPSC ERP.
Warsztaty analityczne i sesja discovery. Jak wygląda pierwszy etap współpracy z partnerem wdrożeniowym ERP
TODIS ConsultingWdrożenie systemu ERP to jedna z najważniejszych strategicznych decyzji, jakie może podjąć firma. To inwestycja, która ma zrewolucjonizować procesy, zwiększyć efektywność i dać przewagę konkurencyjną. Jednak droga do sukcesu jest pełna potencjalnych pułapek. Wielu menedżerów obawia się nieprzewidzianych kosztów, oporu zespołu czy niedopasowania systemu do realnych potrzeb. Jak zminimalizować to ryzyko? Kluczem jest solidne przygotowanie. Zanim padnie słowo „wdrażamy”, konieczne jest przeprowadzenie trzech fundamentalnych etapów: warsztatów analitycznych, sesji discovery oraz analizy przedwdrożeniowej ERP. To nie są zbędne formalności, ale fundament, na którym zbudujesz sukces całego projektu.
Strategia migracji danych do nowego systemu ERP. Metody, ryzyka i najlepsze praktyki
TODISWdrożenie nowego systemu ERP to dla wielu firm nie tylko krok w stronę unowocześnienia procesów biznesowych, ale także ogromne przedsięwzięcie logistyczne i technologiczne. Aby nowy system ERP zaczął efektywnie wspierać działalność organizacji, kluczowe jest odpowiednie przygotowanie danych, które muszą zostać bezpiecznie i precyzyjnie przeniesione ze starego systemu. Migracja danych ERP to skomplikowany proces, wymagający zarówno zaawansowanej wiedzy technologicznej, jak i dokładnego planowania na poziomie strategicznym. W tym artykule przybliżymy najlepsze metody, wskażemy najczęstsze ryzyka oraz podpowiemy, jak przeprowadzić migrację krok po kroku.
Strategiczna przewaga czy kosztowny mit? Kto wygrywa dzięki chmurze?
Chmura miała być odpowiedzią na wyzwania sektora finansowego: przestarzałą infrastrukturę, rozproszone dane, rosnące oczekiwania klientów i klientek. Dziś korzysta z niej już 91% instytucji, a mimo to tylko nieliczne mówią o realnych efektach. Zaledwie 12% firm maksymalizuje potencjał chmury – tworzy skalowalne platformy, wdraża GenAI, monetyzuje dane. Reszta? Często grzęźnie w kosztach, integracjach i braku kompetencji. Różnica nie tkwi w technologii, ale w strategii – i to ona może zadecydować o miejscu w sektorze, który właśnie wchodzi w kolejną fazę transformacji.

Przeczytaj Również

Aspekty bezpieczeństwa przy projektowaniu integracji MES z parkiem maszynowym

Cyfryzacja procesu zbierania informacji z obszaru produkcyjnego za pomocą systemów klasy MES (Manuf… / Czytaj więcej

MES – efektywne planowanie i kontrola produkcji

Nowoczesne firmy produkcyjne coraz częściej wykorzystują systemy MES (Manufacturing Execution Syste… / Czytaj więcej

Właściwie po co nam MES?

Systemy zarządzania produkcją (MES) istnieją od prawie dwóch dekad, więc nie są już czymś nowym. Po… / Czytaj więcej

Wdrożenie systemu MES - krok po kroku

Digitalizacja, Industry 4.0, Smart Factory i IoT już niebawem będą decydować o konkurencyjności w b… / Czytaj więcej

Dane technologiczne jako podstawa efektywnego zarządzania produkcją

Źle oszacowane zapotrzebowaniu na surowce, przeciążone stanowiska produkcyjne, błędnie rozliczone k… / Czytaj więcej