部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的關(guān)鍵考量

　　
 

 

　　當(dāng)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(shè)施等）帶來(lái)優(yōu)勢(shì)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)際問題并詳細(xì)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(shì)不是在于系統(tǒng)升級(jí)（比如將設(shè)備升級(jí)為更高效的設(shè)備），而是通過(guò)開發(fā)恒定的數(shù)據(jù)采集和評(píng)估反饋回路持續(xù)提升效率，并為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）戰(zhàn)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(duì)常見問題進(jìn)行闡述，以幫助工業(yè)組織構(gòu)建有效的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)框架。

 

　　我們很高興看到，現(xiàn)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(zhuǎn)換可使復(fù)雜環(huán)境中各種不同的機(jī)器相互通信，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和蜂窩M2MRTU/路由器可隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)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(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并為部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)合適的設(shè)備及系統(tǒng)，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(xiàn)實(shí)，并利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視性增強(qiáng)其業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。

 

 

　　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(chǔ)設(shè)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(zhuǎn)換、可視化管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控和工業(yè)以太網(wǎng)等。通過(guò)使用這些技術(shù)，企業(yè)能夠以高性價(jià)比延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并改進(jìn)過(guò)程可視性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更全面的控制。但對(duì)于工業(yè)組織來(lái)說(shuō)，問題在于究竟該從何處著手呢？

 

　　有效實(shí)施的第一步是確定目標(biāo)。部署的最主要的目標(biāo)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(duì)系統(tǒng)和過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)？一旦確定了實(shí)施目標(biāo)，就能從現(xiàn)有設(shè)備和數(shù)據(jù)來(lái)源開始對(duì)基本構(gòu)件進(jìn)行分析。

 

 

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

 

 

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

 

 

　　一旦設(shè)備完成物理連接，可進(jìn)行本地通信，接下來(lái)的問題就是如何將數(shù)據(jù)推送到"云端"？自動(dòng)化和典型的2層聯(lián)網(wǎng)設(shè)備并沒有將數(shù)據(jù)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(xiàn)本地通信連接，但無(wú)法與云端的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。一種解決方案是部署網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合并與遠(yuǎn)程站點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)。這些以前通常被稱為路由器的聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，現(xiàn)在稱為工業(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(gòu)可減少整個(gè)系統(tǒng)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)常見問題是在沒有可用互聯(lián)網(wǎng)連接或由IT部門維護(hù)的以太網(wǎng)無(wú)法使用的條件下，如何將數(shù)據(jù)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(tái)單獨(dú)的互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)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，并能直接為云端門戶供應(yīng)商提供高度安全的通信通道。

 

 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和云計(jì)算真正的威力來(lái)源于數(shù)據(jù)集中化并集成應(yīng)用來(lái)抽取和處理信息?，F(xiàn)在已有很多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)平臺(tái)提供了具有從數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和事件處理到設(shè)備供應(yīng)和報(bào)告等各種能力的數(shù)據(jù)庫(kù)。盡管它們通常都會(huì)針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行配置，但其中不乏專為更簡(jiǎn)單快速實(shí)施而建造。除了與特定應(yīng)用相關(guān)的功能之外，還有許多平臺(tái)部件需要考慮。比如，如何處理從數(shù)據(jù)加密到設(shè)備驗(yàn)證，以及第三方應(yīng)用連接到用戶訪問等安全問題？云端平臺(tái)支持何種通信協(xié)議？要將設(shè)備級(jí)數(shù)據(jù)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(zhǎng)，但MQTT可使用發(fā)布/訂閱架構(gòu)處理大延遲網(wǎng)絡(luò)，所以更具優(yōu)勢(shì)。

 

 

　　隱私和安全性通常被認(rèn)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(shù)據(jù)時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。因此需要采取特殊的安全措施，以確保系統(tǒng)能夠安全地采集、監(jiān)測(cè)、處理和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)平衡非常具有挑戰(zhàn)。但無(wú)論如何，對(duì)于所有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，安全性都是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素，因?yàn)槠潢P(guān)乎從實(shí)際傳感器到平臺(tái)本身的所有層的安全。

 

　　在確保安全性方面，有許多問題需要探討：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(shù)據(jù)時(shí)使用何種協(xié)議？該解決方案是否支持端對(duì)端加密？

 

 

　　在對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)方案進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要考慮與每個(gè)部件相關(guān)的追加成本。最常見的工業(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(tái)成本通常都是根據(jù)數(shù)據(jù)接收/發(fā)送模型、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和附加功能（比如控制或通知功能等）的額外成本計(jì)費(fèi)的。如果為所連接設(shè)備部署了衛(wèi)星或蜂窩設(shè)備，則新增服務(wù)也要考慮在內(nèi)。與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)平臺(tái)類似，數(shù)據(jù)回傳方案也需要資本支出，以用于硬件和后續(xù)數(shù)據(jù)規(guī)劃的運(yùn)營(yíng)成本。

 

 

　　如果您依然無(wú)法認(rèn)同工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的合理性，請(qǐng)?jiān)O(shè)想下一家公司數(shù)千名員工持續(xù)使用老舊設(shè)備的剪貼板采集數(shù)據(jù)并人工將信息輸入數(shù)據(jù)分析工具所花費(fèi)的資源和時(shí)間。在考慮究竟應(yīng)該采集多少傳感器或過(guò)程數(shù)據(jù)時(shí)，請(qǐng)謹(jǐn)記最佳產(chǎn)出只會(huì)來(lái)源于以戰(zhàn)略眼光進(jìn)行安全采集的數(shù)據(jù)。僅僅采集可輕松訪問的表面數(shù)據(jù)并不能實(shí)現(xiàn)最終的成功。

 

　　正因?yàn)槿绱?，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(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，并從系統(tǒng)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳分析，更加深入了解運(yùn)行過(guò)程。更高的可視性能更好地顯現(xiàn)改進(jìn)機(jī)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(gòu)造適用于所有可操作數(shù)據(jù)的反饋回路都至關(guān)重要。應(yīng)該建立一個(gè)循環(huán)過(guò)程并定期回顧，以確保持續(xù)的過(guò)程改進(jìn)和成本削減。