“我無法確保改變之后會變得更好;但若想變得更好，就必須改變。- Georg C. Lichtenberg
Colin Geis –紅獅控制工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 產(chǎn)品總監(jiān)
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)的實際問題并詳細說明整個過程中的各種決策點。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 真正的優(yōu)勢不是在于系統(tǒng)升級(比如將設(shè)備升級為更高效的設(shè)備)，而是通過開發(fā)恒定的數(shù)據(jù)采集和評估反饋回路持續(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。我們不能給出萬能的解決方案，但我們可以對常見問題進行闡述，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，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換可使復(fù)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/路由器可隨時隨地實現(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)測數(shù)據(jù)，并為部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 奠定堅實基礎(chǔ)。通過合適的設(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，并利用實時數(shù)據(jù)可視性增強其業(yè)務(wù)優(yōu)勢。
目標(biāo)是什么?
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的許多元素都能看作是一個可操作的工具箱，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、遠程監(jiān)控和工業(yè)以太網(wǎng)等。通過使用這些技術(shù)，企業(yè)能夠以高性價比延長設(shè)備使用壽命并改進過程可視性，同時實現(xiàn)更全面的控制。但對于工業(yè)組織來說，問題在于究竟該從何處著手呢?
有效實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?還是想隨時隨地都能對系統(tǒng)和過程進行遠程監(jiān)測?一旦確定了實施目標(biāo)，就能從現(xiàn)有設(shè)備和數(shù)據(jù)來源開始對基本構(gòu)件進行分析。
已具備哪些條件?
在確定了目標(biāo)之后，對組織內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備和裝置進行清點至關(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)備全部推倒重來既不現(xiàn)實，而且代價高昂。實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，從而有效利用現(xiàn)有設(shè)備。
如何連接?
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 研究的最佳數(shù)據(jù)有時來自于設(shè)施中最具挑戰(zhàn)性的位置。為訪問和評估，必須將不同廠家的機器和傳感器連接起來，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單。若無通信能力，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，則通過無線、以太網(wǎng)、串行和/或光纜對設(shè)備進行物理連接是一種更直接的方式。但在對所使用的協(xié)議進行評估時可能會出現(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)?一個簡單的解決方案就是利用協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)IP協(xié)議的通信。而對于通信能力有限或完全沒有通信能力的老舊設(shè)備來說，應(yīng)考慮戰(zhàn)略性地重新布設(shè)一個傳感器網(wǎng)絡(luò)來采集數(shù)據(jù)。
如何發(fā)送數(shù)據(jù)?
一旦設(shè)備完成物理連接，可進行本地通信，接下來的問題就是如何將數(shù)據(jù)推送到“云端”?自動化和典型的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通常都是通過以太網(wǎng)實現(xiàn)本地通信連接，但無法與云端的數(shù)據(jù)庫進行遠程通信。一種解決方案是部署網(wǎng)關(guān)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合并與遠程站點進行協(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。此階段有一個常見問題是在沒有可用互聯(lián)網(wǎng)連接或由IT部門維護的以太網(wǎng)無法使用的條件下，如何將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端。有一個比較簡單的解決方案是安裝一臺單獨的互聯(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。
數(shù)據(jù)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源于數(shù)據(jù)集中化并集成應(yīng)用來抽取和處理信息。現(xiàn)在已有很多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 平臺提供了具有從數(shù)據(jù)儲存和事件處理到設(shè)備供應(yīng)和報告等各種能力的數(shù)據(jù)庫。盡管它們通常都會針對特定應(yīng)用進行配置，但其中不乏專為更簡單快速實施而建造。除了與特定應(yīng)用相關(guān)的功能之外，還有許多平臺部件需要考慮。比如，如何處理從數(shù)據(jù)加密到設(shè)備驗證，以及第三方應(yīng)用連接到用戶訪問等安全問題?云端平臺支持何種通信協(xié)議?要將設(shè)備級數(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，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。
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(shù)據(jù)時，必須對其進行保護。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、處理和儲存數(shù)據(jù)。但安全性是一把雙刃劍，如何在實施成本(主要包括時間和資源相關(guān)的成本)和數(shù)據(jù)保護之間實現(xiàn)平衡非常具有挑戰(zhàn)。但無論如何，對于所有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 應(yīng)用來說，安全性都是一個關(guān)鍵的考慮因素，因為其關(guān)乎從實際傳感器到平臺本身的所有層的安全。
在確保安全性方面，有許多問題需要探討：比如，有多少個位置連接到云端?實施時需要單向還是雙向通信?在站點和云端之間傳輸數(shù)據(jù)時使用何種協(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) 方案進行評估時，需要考慮與每個部件相關(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(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)劃的運營成本。
結(jié)論
如果您依然無法認同工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的合理性，請設(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)分析工具所花費的資源和時間。在考慮究竟應(yīng)該采集多少傳感器或過程數(shù)據(jù)時，請謹記最佳產(chǎn)出只會來源于以戰(zhàn)略眼光進行安全采集的數(shù)據(jù)。僅僅采集可輕松訪問的表面數(shù)據(jù)并不能實現(xiàn)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，以無縫實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)采集，并從系統(tǒng)和過程中挖掘關(guān)鍵信息，最大限度提高效率。通過更有效的信息采集，公司可以對數(shù)據(jù)進行最佳分析，更加深入了解運行過程。更高的可視性能更好地顯現(xiàn)改進機會，有助于提高生產(chǎn)力。
最后，不管實施工業(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)該建立一個循環(huán)過程并定期回顧，以確保持續(xù)的過程改進和成本削減。
