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Colin Geis –紅獅控制工業物聯網 (IIoT) 產品總監

“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

當今，研究工業物聯網 (IIoT) 及闡述其能為工業組織（比如生產商和資源生產設施等）帶來優勢的文章不勝枚舉，但其中較少涉及工業物聯網 (IIoT) 技術的實際問題并詳細說明整個過程中的各種決策點。工業物聯網 (IIoT) 真正的優勢不是在于系統升級（比如將設備升級為更高效的設備），而是通過開發恒定的數據采集和評估反饋回路持續提升效率，并為工業物聯網（IIoT）戰略提供必要的信息。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，以幫助工業組織構建有效的工業物聯網 (IIoT) 框架。

我們很高興看到，現有的工業自動化和聯網解決方案就能幫助工業組織充分利用工業物聯網 (IIoT) 技術。比如，通過協議轉換可使復雜環境中各種不同的機器相互通信，工業以太網交換機和蜂窩M2M RTU/路由器可隨時隨地實現可靠的數據交流。有了這些支持工業物聯網 (IIoT) 的產品，操作員和工程師就能輕松監測數據，并為部署工業物聯網 (IIoT) 奠定堅實基礎。通過合適的設備及系統，配以技術嫻熟的員工，工業組織就能將工業物聯網 (IIoT) 從理論變成現實，并利用實時數據可視性增強其業務優勢。

目標是什么？

工業物聯網 (IIoT) 的許多元素都能看作是一個可操作的工具箱，工業組織可借此獲得關鍵的業務洞察力，并了解到其中哪部分基礎設施在何時能從中獲益。與此相關的許多工具都與通用技術有關，包括協議轉換、可視化管理、遠程監控和工業以太網等。通過使用這些技術，企業能夠以高性價比延長設備使用壽命并改進過程可視性，同時實現更全面的控制。但對于工業組織來說，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。部署的最主要的目標是什么？工業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和過程進行遠程監測？一旦確定了實施目標，就能從現有設備和數據來源開始對基本構件進行分析。

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行清點至關重要。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既不現實，而且代價高昂。實踐中更傾向于集成通信設備和協議轉換軟件，將所有系統全部連接起來，從而有效利用現有設備。

如何連接？

工業物聯網 (IIoT) 研究的最佳數據有時來自于設施中最具挑戰性的位置。為訪問和評估，必須將不同廠家的機器和傳感器連接起來，使企業從采集到的數據中獲得真知灼見。考慮到其中有些老舊設備可能已經部署了50多年，所以連接設備并沒有想象中那么簡單。若無通信能力，如何能從老舊的設備中提取出數據？也許將傳感器集成到設備或進行加工處理可滿足數據采集要求。若所部署的設備具有通信功能，則通過無線、以太網、串行和/或光纜對設備進行物理連接是一種更直接的方式。但在對所使用的協議進行評估時可能會出現一些小問題，比如它們是否是專用協議或是工業標準？一個簡單的解決方案就是利用協議轉換器實現IP協議的通信。而對于通信能力有限或完全沒有通信能力的老舊設備來說，應考慮戰略性地重新布設一個傳感器網絡來采集數據。

如何發送數據？

一旦設備完成物理連接，可進行本地通信，接下來的問題就是如何將數據推送到“云端”？自動化和典型的2層聯網設備并沒有將數據發送到局域網之外的功能。PLC、RTU和HMI通常都是通過以太網實現本地通信連接，但無法與云端的數據庫進行遠程通信。一種解決方案是部署網關，以實現數據聚合并與遠程站點進行協調。這些以前通常被稱為路由器的聯網網關，現在稱為工業物聯網 (IIoT) 網關。這種基于工業物聯網 (IIoT) 聚合網關的架構可減少整個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。此階段有一個常見問題是在沒有可用互聯網連接或由IT部門維護的以太網無法使用的條件下，如何將數據發送到云端。有一個比較簡單的解決方案是安裝一臺單獨的互聯網連接設備（比如蜂窩路由器），蜂窩路由器能與控制網絡平行部署，并能直接為云端門戶供應商提供高度安全的通信通道。

數據發送到哪里？

工業物聯網 (IIoT) 和云計算真正的威力來源于數據集中化并集成應用來抽取和處理信息。現在已有很多工業物聯網 (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。盡管它們通常都會針對特定應用進行配置，但其中不乏專為更簡單快速實施而建造。除了與特定應用相關的功能之外，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訪問等安全問題？云端平臺支持何種通信協議？要將設備級數據發送到服務器，最常用的協議有MQTT、HTTP和AMQP。這幾種協議各有所長，但MQTT可使用發布/訂閱架構處理大延遲網絡，所以更具優勢。

如何確保安全性？

隱私和安全性通常被認為是工業物聯網 (IIoT) 投資的重要障礙。在采集和傳輸敏感數據時，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，如何在實施成本（主要包括時間和資源相關的成本）和數據保護之間實現平衡非常具有挑戰。但無論如何，對于所有工業物聯網 (IIoT) 應用來說，安全性都是一個關鍵的考慮因素，因為其關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據時使用何種協議？該解決方案是否支持端對端加密？

成本考量？

在對工業物聯網 (IIoT) 方案進行評估時，需要考慮與每個部件相關的追加成本。最常見的工業物聯網 (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，則新增服務也要考慮在內。與工業物聯網 (IIoT) 平臺類似，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成本。

結論

如果您依然無法認同工業物聯網 (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間。在考慮究竟應該采集多少傳感器或過程數據時，請謹記最佳產出只會來源于以戰略眼光進行安全采集的數據。僅僅采集可輕松訪問的表面數據并不能實現最終的成功。

正因為如此，工業組織才需要易于部署的工業物聯網 (IIoT) 方案和工具，以無縫實現自動化的數據采集，并從系統和過程中挖掘關鍵信息，最大限度提高效率。通過更有效的信息采集，公司可以對數據進行最佳分析，更加深入了解運行過程。更高的可視性能更好地顯現改進機會，有助于提高生產力。

最后，不管實施工業物聯網 (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重要。應該建立一個循環過程并定期回顧，以確保持續的過程改進和成本削減。

本文作者：Colin Geis –紅獅控制工業物聯網 (IIoT) 產品總監