De l'atelier à l'informatique en nuage : Construire des pipelines de données robustes à partir de systèmes PLC

Dans le paysage industriel d'aujourd'hui, capturer et utiliser les données des automates programmables (PLC) est essentiel pour les organisations cherchant à transformer leurs opérations, à effectuer de la maintenance prédictive et, finalement, à obtenir un avantage concurrentiel. Cet article de blog explore la construction de pipelines de données robustes à partir de PLC pour optimiser les processus de prise de décision dans un écosystème numérique impliquant à la fois les technologies de l'information (TI) et les technologies opérationnelles (TO).

1. Définir les concepts clés

Pour établir une base solide, il est crucial de définir plusieurs concepts clés liés à la construction de pipelines de données :

1.1 Automates programmables (PLC)

Les PLC sont des ordinateurs industriels robustes conçus pour contrôler les processus de fabrication. Ils effectuent des opérations telles que la gestion des machines, de l'éclairage et d'autres équipements, et ont évolué de systèmes à relais simples à des dispositifs complexes compatibles avec les réseaux.

1.2 Pipeline de données

Un pipeline de données désigne un ensemble de processus qui transfèrent des données d'un système à un autre, ce qui peut impliquer la collecte, le traitement, le stockage et l’analyse de données. Dans le contexte industriel, le pipeline fait généralement transiter les données des PLC via des dispositifs de périphérie dans des services cloud pour une analyse approfondie.

1.3 Edge Computing

Le edge computing implique le traitement des données à proximité de leur source de génération. Cela réduit la latence et l'utilisation de la bande passante, et devient de plus en plus pertinent à mesure que les organisations cherchent à obtenir des informations en temps réel de leurs systèmes industriels sans envoyer toutes les données à des infrastructures cloud centralisées.

2. Annotations historiques sur les technologies clés

Comprendre l'évolution de la technologie dans ce contexte apporte de la clarté aux pratiques actuelles :

2.1 Le développement des PLC

Le premier PLC, développé par General Motors en 1968, visait à remplacer les systèmes de relais câblés par une solution programmable facilement modifiable. Au fil du temps, les PLC ont intégré des capacités de réseau, communiquant via des protocoles tels que Modbus, Ethernet/IP et plus récemment MQTT, qui s'aligne avec les applications IoT.

2.2 L'essor de l'informatique en nuage

Le changement de paradigme a commencé au début des années 2000 lorsque AWS a introduit l'infrastructure en tant que service (IaaS). Sa flexibilité et son efficacité économique ont conduit les industries à adopter des solutions cloud pour le stockage et les besoins de calcul des données. Aujourd'hui, les plateformes IoT des grands fournisseurs de cloud sont des facilitateurs clés de la migration des données industrielles.

3. Discussion sur l'architecture réseau

Établir une architecture réseau robuste pour les pipelines de données est essentiel dans les environnements critiques, où la disponibilité et la sécurité ne sont pas négociables.

3.1 Approche d'architecture en couches

Un réseau industriel typique peut être structuré en plusieurs couches :

• Niveau de terrain : Les PLC et les capteurs déploient des protocoles comme OPC UA ou Modbus TCP/IP.

• Niveau de contrôle : Les systèmes SCADA collectent les données des PLC, fournissant une interface de contrôle centralisée.

• Niveau de connectivité : Les passerelles sur site (ou dispositifs de périphérie) facilitent la communication entre les applications sur le terrain et dans le cloud, souvent en utilisant des VPN ou tunnels sécurisés.

• Niveau cloud : Les données sont stockées et analysées dans des environnements cloud utilisant des services tels que AWS IoT ou Microsoft Azure IoT Hub.

3.2 Avantages et inconvénients

Bien que cette architecture en couches offre modularité et flexibilité, chaque point de transition nécessite une attention pour garantir la sécurité et l'intégrité des données. L'inconvénient implique une latence potentielle et une complexité dans la gestion de plusieurs couches, nécessitant des pratiques de gestion de réseau solides.

4. Collaboration TI/TO

Historiquement, les écosystèmes TI (Technologies de l'Information) et TO (Technologies Opérationnelles) ont fonctionné en silos, entraînant souvent des inefficiences et des risques accrus. Combler cet écart est crucial pour moderniser les environnements industriels.

4.1 Importance de la collaboration

La collaboration favorise des objectifs communs entre les équipes TI et TO, renforçant la posture de sécurité et la fiabilité opérationnelle.

4.2 Stratégies pour améliorer l'interopérabilité

Voici quelques stratégies efficaces :

• Établir des objectifs communs : Aligner les indicateurs de performance clé (KPI) qui englobent à la fois l'efficacité TI et la productivité TO.

• Adopter des protocoles standards : Utiliser des protocoles de communication communs comme OPC UA qui facilitent le partage de données sur les plateformes.

• Intégration de la réponse aux incidents : Assurez-vous que les deux équipes contribuent à créer des plans de réponse aux cybermenaces potentielles visant les systèmes PLC.

5. Déploiement de connectivité sécurisée

Au fur et à mesure que les organisations migrent vers des analyses basées sur le cloud, sécuriser la connectivité devient primordial pour protéger les données sensibles et maintenir la résilience opérationnelle.

5.1 Cadres de sécurité

Implémentez des cadres de sécurité standard tels que le cadre de cybersécurité NIST ou le modèle Purdue, qui aident à structurer les contrôles de sécurité à travers toutes les couches de l'architecture réseau.

5.2 Meilleures pratiques pour la sécurité des pipelines de données

Pour sécuriser les pipelines de données des PLC vers le cloud, considérez les pratiques suivantes :

• Chiffrement des données : Assurez-vous que toutes les données au repos et en transit sont chiffrées en utilisant TLS ou des protocoles similaires.

• Contrôles d'accès : Implémentez des contrôles d'accès basés sur les rôles (RBAC) assurant que seules des personnes autorisées peuvent interagir avec les processus de données critiques.

• Audits réguliers : Effectuez des audits de sécurité fréquents et des évaluations des systèmes TI et TO.

Conclusion

L'intégration des systèmes PLC avec des pipelines de données en nuage représente un pas important vers l'intelligence opérationnelle dans des environnements critiques. En suivant les meilleures pratiques concernant l'architecture réseau, en favorisant la collaboration TI/TO et en déployant des stratégies de connectivité sécurisée, les organisations peuvent débloquer des efficacités considérables et exploiter des informations précieuses pour prendre de meilleures décisions. À mesure que le paysage continue d'évoluer, rester informé et agile est essentiel pour exploiter les technologies efficacement tout en naviguant dans les complexités de la cybersécurité et de la gestion des données.

En comprenant ces concepts fondamentaux et en dédiant des ressources à l'architecture et à la sécurité des pipelines de données, les organisations industrielles peuvent prospérer face à la transformation numérique.