Colin Geis –紅獅控制工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 產(chǎn)品總監

“我無(wú)法確保改變之后會(huì )變得更好；但若想變得更好，就必須改變。- Georg C. Lichtenberg

當今，研究工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 及闡述其能為工業(yè)組織（比如生產(chǎn)商和資源生產(chǎn)設施等）帶來(lái)優(yōu)勢的文章不勝枚舉，但其中較少涉及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 技術(shù)的實(shí)際問(wèn)題并詳細說(shuō)明整個(gè)過(guò)程中的各種決策點(diǎn)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 真正的優(yōu)勢不是在于系統升級（比如將設備升級為更高效的設備），而是通過(guò)開(kāi)發(fā)恒定的數據采集和評估反饋回路持續提升效率，并為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）戰略提供必要的信息。我們不能給出萬(wàn)能的解決方案，但我們可以對常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行闡述，以幫助工業(yè)組織構建有效的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 框架。

我們很高興看到，現有的工業(yè)自動(dòng)化和聯(lián)網(wǎng)解決方案就能幫助工業(yè)組織充分利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 技術(shù)。比如，通過(guò)協(xié)議轉換可使復雜環(huán)境中各種不同的機器相互通信，工業(yè)以太網(wǎng)交換機和蜂窩M2M RTU/路由器可隨時(shí)隨地實(shí)現可靠的數據交流。有了這些支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的產(chǎn)品，操作員和工程師就能輕松監測數據，并為部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 奠定堅實(shí)基礎。通過(guò)合適的設備及系統，配以技術(shù)嫻熟的員工，工業(yè)組織就能將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 從理論變成現實(shí)，并利用實(shí)時(shí)數據可視性增強其業(yè)務(wù)優(yōu)勢。

目標是什么？

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的許多元素都能看作是一個(gè)可操作的工具箱，工業(yè)組織可借此獲得關(guān)鍵的業(yè)務(wù)洞察力，并了解到其中哪部分基礎設施在何時(shí)能從中獲益。與此相關(guān)的許多工具都與通用技術(shù)有關(guān)，包括協(xié)議轉換、可視化管理、遠程監控和工業(yè)以太網(wǎng)等。通過(guò)使用這些技術(shù)，企業(yè)能夠以高性?xún)r(jià)比延長(cháng)設備使用壽命并改進(jìn)過(guò)程可視性，同時(shí)實(shí)現更全面的控制。但對于工業(yè)組織來(lái)說(shuō)，問(wèn)題在于究竟該從何處著(zhù)手呢？

有效實(shí)施的第一步是確定目標。部署的最主要的目標是什么？工業(yè)組織是期望降低成本和/或提高效率？還是想隨時(shí)隨地都能對系統和過(guò)程進(jìn)行遠程監測？一旦確定了實(shí)施目標，就能從現有設備和數據來(lái)源開(kāi)始對基本構件進(jìn)行分析。

已具備哪些條件？

在確定了目標之后，對組織內現有設備和裝置進(jìn)行清點(diǎn)至關(guān)重要。這些設備究竟有多老舊？多數情況下，將老舊設備全部推倒重來(lái)既不現實(shí)，而且代價(jià)高昂。實(shí)踐中更傾向于集成通信設備和協(xié)議轉換軟件，將所有系統全部連接起來(lái)，從而有效利用現有設備。

如何連接？

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 研究的最佳數據有時(shí)來(lái)自于設施中最具挑戰性的位置。為訪(fǎng)問(wèn)和評估，必須將不同廠(chǎng)家的機器和傳感器連接起來(lái)，使企業(yè)從采集到的數據中獲得真知灼見(jiàn)?？紤]到其中有些老舊設備可能已經(jīng)部署了50多年，所以連接設備并沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單。若無(wú)通信能力，如何能從老舊的設備中提取出數據？也許將傳感器集成到設備或進(jìn)行加工處理可滿(mǎn)足數據采集要求。若所部署的設備具有通信功能，則通過(guò)無(wú)線(xiàn)、以太網(wǎng)、串行和/或光纜對設備進(jìn)行物理連接是一種更直接的方式。但在對所使用的協(xié)議進(jìn)行評估時(shí)可能會(huì )出現一些小問(wèn)題，比如它們是否是專(zhuān)用協(xié)議或是工業(yè)標準？一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案就是利用協(xié)議轉換器實(shí)現IP協(xié)議的通信。而對于通信能力有限或完全沒(méi)有通信能力的老舊設備來(lái)說(shuō)，應考慮戰略性地重新布設一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò )來(lái)采集數據。

如何發(fā)送數據？

一旦設備完成物理連接，可進(jìn)行本地通信，接下來(lái)的問(wèn)題就是如何將數據推送到“云端”？自動(dòng)化和典型的2層聯(lián)網(wǎng)設備并沒(méi)有將數據發(fā)送到局域網(wǎng)之外的功能。PLC、RTU和HMI通常都是通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現本地通信連接，但無(wú)法與云端的數據庫進(jìn)行遠程通信。一種解決方案是部署網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現數據聚合并與遠程站點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調。這些以前通常被稱(chēng)為路由器的聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，現在稱(chēng)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 網(wǎng)關(guān)。這種基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 聚合網(wǎng)關(guān)的架構可減少整個(gè)系統與云端通信所需的配置工作，從而能最大限度縮短施工期。此階段有一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是在沒(méi)有可用互聯(lián)網(wǎng)連接或由IT部門(mén)維護的以太網(wǎng)無(wú)法使用的條件下，如何將數據發(fā)送到云端。有一個(gè)比較簡(jiǎn)單的解決方案是安裝一臺單獨的互聯(lián)網(wǎng)連接設備（比如蜂窩路由器），蜂窩路由器能與控制網(wǎng)絡(luò )平行部署，并能直接為云端門(mén)戶(hù)供應商提供高度安全的通信通道。

數據發(fā)送到哪里？

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和云計算真正的威力來(lái)源于數據集中化并集成應用來(lái)抽取和處理信息?，F在已有很多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 平臺提供了具有從數據儲存和事件處理到設備供應和報告等各種能力的數據庫。盡管它們通常都會(huì )針對特定應用進(jìn)行配置，但其中不乏專(zhuān)為更簡(jiǎn)單快速實(shí)施而建造。除了與特定應用相關(guān)的功能之外，還有許多平臺部件需要考慮。比如，如何處理從數據加密到設備驗證，以及第三方應用連接到用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)等安全問(wèn)題？云端平臺支持何種通信協(xié)議？要將設備級數據發(fā)送到服務(wù)器，最常用的協(xié)議有MQTT、HTTP和AMQP。這幾種協(xié)議各有所長(cháng)，但MQTT可使用發(fā)布/訂閱架構處理大延遲網(wǎng)絡(luò )，所以更具優(yōu)勢。

如何確保安全性？

隱私和安全性通常被認為是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 投資的重要障礙。在采集和傳輸敏感數據時(shí)，必須對其進(jìn)行保護。因此需要采取特殊的安全措施，以確保系統能夠安全地采集、監測、處理和儲存數據。但安全性是一把雙刃劍，如何在實(shí)施成本（主要包括時(shí)間和資源相關(guān)的成本）和數據保護之間實(shí)現平衡非常具有挑戰。但無(wú)論如何，對于所有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 應用來(lái)說(shuō)，安全性都是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素，因為其關(guān)乎從實(shí)際傳感器到平臺本身的所有層的安全。

在確保安全性方面，有許多問(wèn)題需要探討：比如，有多少個(gè)位置連接到云端？實(shí)施時(shí)需要單向還是雙向通信？在站點(diǎn)和云端之間傳輸數據時(shí)使用何種協(xié)議？該解決方案是否支持端對端加密？

成本考量？

在對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 方案進(jìn)行評估時(shí)，需要考慮與每個(gè)部件相關(guān)的追加成本。最常見(jiàn)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 方案通常都由資本支出和追加成本組成。平臺成本通常都是根據數據接收/發(fā)送模型、數據儲存和附加功能（比如控制或通知功能等）的額外成本計費的。如果為所連接設備部署了衛星或蜂窩設備，則新增服務(wù)也要考慮在內。與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 平臺類(lèi)似，數據回傳方案也需要資本支出，以用于硬件和后續數據規劃的運營(yíng)成本。

結論

如果您依然無(wú)法認同工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的合理性，請設想下一家公司數千名員工持續使用老舊設備的剪貼板采集數據并人工將信息輸入數據分析工具所花費的資源和時(shí)間。在考慮究竟應該采集多少傳感器或過(guò)程數據時(shí)，請謹記最佳產(chǎn)出只會(huì )來(lái)源于以戰略眼光進(jìn)行安全采集的數據。僅僅采集可輕松訪(fǎng)問(wèn)的表面數據并不能實(shí)現最終的成功。

正因為如此，工業(yè)組織才需要易于部署的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 方案和工具，以無(wú)縫實(shí)現自動(dòng)化的數據采集，并從系統和過(guò)程中挖掘關(guān)鍵信息，最大限度提高效率。通過(guò)更有效的信息采集，公司可以對數據進(jìn)行最佳分析，更加深入了解運行過(guò)程。更高的可視性能更好地顯現改進(jìn)機會(huì )，有助于提高生產(chǎn)力。

最后，不管實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的目的如何，構造適用于所有可操作數據的反饋回路都至關(guān)重要。應該建立一個(gè)循環(huán)過(guò)程并定期回顧，以確保持續的過(guò)程改進(jìn)和成本削減。

本文作者：Colin Geis –紅獅控制工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 產(chǎn)品總監