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工業(yè)互聯網

工業(yè)4.0中IT/OT的融合

2025China.cn   2024年06月24日

傳統(tǒng)觀點認為,信息技術(IT)和運營技術(OT)在數據處理領域是相互排斥的領域。畢竟,前者涉及計算、網絡和存儲技術,而后者則涉及監(jiān)視、控制和中繼信息。然而,隨著工業(yè)4.0繼續(xù)徹底改變信息收集和傳遞的各個方面,IT和OT之間的界限正在消失,揭示出一種共生關系,其中信息收集、監(jiān)控、存儲和傳遞是一個無縫持續(xù)的過程。

信息技術

IT包括用于在組織內部和組織之間生成、收集、存儲、操作、分析和傳遞數據的計算、網絡和存儲技術。IT的核心特征是其能夠進行編程和重新編程以滿足用戶、應用程序和網絡的需求。

示例包括硬件,例如計算機和網絡設備(例如交換機、路由器、防火墻、服務器、存儲陣列和備份設備),以及軟件,從電子表格和數據庫等程序到操作系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃(ERP),商業(yè)智能(BI)、客戶關系管理(CRM)和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。

運營技術

OT包括用于監(jiān)視、處理和中繼有關工業(yè)工作流程中的物理過程的信息和控制的計算、網絡和存儲技術。OT也由硬件和軟件解決方案組成,但與可編程IT提供的幾乎無限的可能性不同,OT通常設計用于執(zhí)行特定任務,例如監(jiān)控機械性能、控制熱量或觸發(fā)緊急關閉。

OT的示例范圍從簡單的位置跟蹤傳感器到可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、計算機數控(CNC)系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)和復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)(包括監(jiān)控)數據采集(SCADA)系統(tǒng),用于收集、分析和可視化工業(yè)設備數據(例如溫度、振動和用電量),以維持峰值運行和效率并最大限度地減少停機時間的方式調節(jié)設備。例如,OT可以控制電池中存儲的電量、通過泵系統(tǒng)泵送的液體量以及HVAC風扇的旋轉速度。

IT與OT

IT和OT之間的主要區(qū)別在于技術的使用方式。IT的主要目標是收集和分析信息以產生意識或規(guī)范業(yè)務流程,而OT的主要目標是收集和使用信息來控制設備和機器執(zhí)行的物理流程。

另一個區(qū)別是,IT系統(tǒng)通常能夠在編程功能內執(zhí)行基本操作,而無需太多人為干預,而OT傳統(tǒng)上需要手動操作,例如扳動開關、拉動控制桿或按下按鈕。此外,IT歷來與辦公樓相關,而OT與工廠、倉庫和其他工業(yè)場所相關。

IT解決方案包括計算、網絡和存儲技術,收集和分析信息以產生意識并調節(jié)業(yè)務流程,而OT解決方案包括PLC和SCADA系統(tǒng),控制設備和機械執(zhí)行的物理流程。

IT和OT購買者、安裝者和運營商面臨的挑戰(zhàn)在某些方面也有所不同。常見的IT挑戰(zhàn)包括確?;ゲ僮餍浴⒕S護設備以及保護物聯網技術等設備免受網絡安全威脅。OT購買者、安裝者和運營商面臨著同樣的挑戰(zhàn),但由于許多OT系統(tǒng)(例如電網)的封閉性,歷史上不必應對如此多的網絡安全威脅。

IT和OT之間差異的關鍵在于它們的發(fā)展來源不同。IT是從早期的大型計算機、PC和文件服務器演變而來,而OT是從最早設計用于直接集成到PLC等機械中的數字控制技術演變而來,因此并不是為了與IT集成而設計的。

然而,隨著IT和OT不斷發(fā)展——利用更強大的計算能力、改進的存儲系統(tǒng)、卓越的網絡技術以及新的物聯網、人工智能(AI)和機器學習技術的發(fā)展——它們也開始融合、共享越來越多的數據將IT系統(tǒng)的智能應用到OT系統(tǒng)的物理資產中,以實現新的效率。

例如,安裝在OT系統(tǒng)中的傳統(tǒng)溫度控制器提供了閉環(huán)報告,工廠車間的員工必須閱讀并響應這些報告,而安裝在OT系統(tǒng)中的支持物聯網的溫度傳感器則與其他有能力的設施資產進行實時通信。響應信息并進行自動調整以實現最佳性能。然而,隨著越來越多的物理資產聯網,OT對網絡安全威脅的敏感性不斷上升。

IT/OT融合

IT和OT之間的歷史差異正在迅速消失,取而代之的是增強的互連性,從而極大地提高了這些系統(tǒng)提供的價值。事實上,IT/OT融合是工業(yè)4.0和工業(yè)物聯網(IIoT)技術的關鍵驅動力,也是智能工廠、倉庫、能源網格、建筑和供應鏈的重要組成部分。例如,IT/OT融合使設施經理能夠收集、操作和分析OT系統(tǒng)數據,然后使用該數據生成IT見解,旨在簡化運營、提高效率、促進創(chuàng)新和引入新服務。IT/OT融合還允許設施管理人員使用IT系統(tǒng)數據來更新和優(yōu)化OT系統(tǒng),使他們能夠更好、更快、更高效地執(zhí)行物理操作。

IT歷來與辦公樓相關,而OT與工廠、倉庫和其他工業(yè)場所相關。但IT/OT融合的盛行趨勢正在迅速消除這些界限。

IIoT基礎設施是任何IT/OT融合戰(zhàn)略的關鍵要求。這些技術包括邊緣設備、無線網絡、云應用程序編程接口(API)和分布式IIoT應用程序,負責收集、傳輸和處理IT和OT系統(tǒng)數據。邊緣設備從工業(yè)設備收集數據,然后過濾、優(yōu)先處理和以其他方式處理OT數據,無線網絡將此數據發(fā)送到云端,然后云API將此數據集成到基于云的IT系統(tǒng)中。分布式工業(yè)物聯網應用程序構建在云物聯網平臺上,但在邊緣設備和云中運行。因此,它們可以與IIoT基礎設施進行實時通信和協(xié)調,告知IT和OT系統(tǒng)操作員希望何時以及如何收集、傳輸和處理系統(tǒng)數據。

常見的IT/OT融合應用包括實時遠程資產跟蹤、監(jiān)控和故障排除、預測性維護和設備即服務(EaaS)。在實時遠程資產跟蹤、監(jiān)控和故障排除應用中,IT/OT融合使操作員能夠查看特定資產(例如車輛、工具或機器)的位置、何時到達目的地,以及了解資產正在做什么并影響其運營。

在預測性維護應用中,IT/OT融合允許運營商收集數據,用于確定資產何時可能需要維護,然后執(zhí)行維護,以避免設備意外停機并降低維護成本。在EaaS應用中,IT/OT融合允許原始設備制造商(OEM)提供基于使用情況的支付結構,而不是要求客戶直接購買資產,這使客戶能夠避免高昂的前期設備成本,并為OEM提供可預測的長期服務收入來源。

IT/OT融合的優(yōu)勢

強大的計算能力、存儲系統(tǒng)和網絡技術的演進,物聯網、工業(yè)物聯網、人工智能和機器學習技術的普及以及工業(yè)4.0的興起使IT/OT融合成為主流。雖然許多公司仍處于實施IIoT設備和制定IT/OT融合戰(zhàn)略的起步階段,但IT/OT融合的好處已經變得顯而易見。IT/OT融合最有影響力的好處包括優(yōu)化流程、減少機器停機時間和維護成本、產生新的服務產品和收入流以及鼓勵創(chuàng)新。

優(yōu)化流程:實施IIoT技術和IT/OT融合策略的公司可以使用系統(tǒng)數據來提高效率并簡化、自動化或以其他方式優(yōu)化業(yè)務和物理流程。例如,通過收集有關特定電機能源使用情況的OT系統(tǒng)數據,IT系統(tǒng)可以調節(jié)電機的運行以提高其能源效率。

減少機器停機時間和維護成本:使用IIoT設備收集OT數據并使用IT系統(tǒng)來分析該數據,使操作員能夠制定預測性維護策略,而不是預防性和反應性維護策略,從而大大減少機器停機時間和維護成本。在某些情況下,IT/OT融合系統(tǒng)甚至可以讓操作員遠程進行維護工作。

創(chuàng)造新的服務產品和收入流:IT/OT融合還可以讓OEM從銷售設備轉向銷售EaaS,從而消除客戶高昂的前期設備成本,并為OEM提供可預測的長期收入流。

鼓勵創(chuàng)新:此外,配備IT/OT融合系統(tǒng)的EaaS產品可以為OEM提供有關客戶實際如何使用其設備的寶貴見解,從而刺激旨在提高其價值主張和利潤的創(chuàng)新。

IT/OT融合挑戰(zhàn)

IT和OT購買者、安裝者和運營商面臨的挑戰(zhàn)包括確保互操作性、維護設備以及保護物聯網技術等設備免受網絡安全威脅。由于許多OT系統(tǒng)傳統(tǒng)上的封閉性,IT系統(tǒng)長期以來更容易受到網絡安全威脅。然而,現在物聯網和工業(yè)物聯網設備也越來越多地將物理資產連接到互聯網,網絡安全威脅也對OT系統(tǒng)構成嚴重風險。

大多數物聯網和工業(yè)物聯網設備始終在線,為不良行為者提供了全天候的多個入口點。OT系統(tǒng)面臨的風險不斷增加,再加上IT/OT融合的趨勢,首席信息官(CIO)、首席信息安全官(CISO)和IT部門等人員開始合作設計系統(tǒng)和網絡,為每個人提供強大、有效的保護。IT和OT系統(tǒng)的連接。

網絡安全是IT/OT融合的主要挑戰(zhàn)之一。

除了網絡安全挑戰(zhàn)之外,對IT/OT融合感興趣的公司在嘗試將IT系統(tǒng)連接到OT系統(tǒng)時也經常遇到挑戰(zhàn)。該部門的障礙可能包括連接問題、數據收集問題、云集成復雜性以及應用程序擴展和更新問題。

例如,使用IT邊緣設備從OT系統(tǒng)收集數據可能具有挑戰(zhàn)性,因為OT設備通常使用與邊緣設備不同的通信協(xié)議。一些安裝人員和運營商還發(fā)現很難將邊緣設備連接到安全的無線網絡并優(yōu)化這些連接以提高能源效率和數據傳輸。開發(fā)或采購將OT數據集成到基于云的IT系統(tǒng)中所需的API是另一個常見的挑戰(zhàn),擴展本地或概念驗證IIoT應用程序以包含新資產或位置,并隨著操作需求的變化使IIoT應用程序保持最新狀態(tài)也是如此。

所有這些挑戰(zhàn)的一個共同點是購買、構建和維護支持有效IT/OT融合所需的強大IIoT基礎設施的復雜性。致力于實現這一目標的公司應尋求嵌入式設備固件、無線連接、IT/OT融合安全和云應用程序開發(fā)行業(yè)專家的意見。

(來源:Teamcenter筆記)

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