制造業(yè)的工業(yè)4.0：IT/OT融合之路

　　隨便問誰：我們正處于第四次工業(yè)革命之中。它不像第一個(gè)那樣由蒸汽驅(qū)動(dòng)，也不像第二個(gè)那樣由裝配線提供動(dòng)力，甚至不像第三個(gè)那樣只由信息技術(shù)提供動(dòng)力。這種范式轉(zhuǎn)變是由一系列智能技術(shù)推動(dòng)的，從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)到人工智能支持的分析再到創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)框架。當(dāng)然，在工業(yè)4.0的核心，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化。

　　但對(duì)于制造商來說，致力于工業(yè)4.0是一回事。實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變完全是另一回事。全球燈塔網(wǎng)絡(luò)(GLN)是麥肯錫和世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)的研究伙伴關(guān)系，研究全球工業(yè)4.0的發(fā)展。截至2022年，GLN只確定了103座“燈塔”，即據(jù)說已經(jīng)完成了工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的工業(yè)設(shè)施。與此同時(shí)，世界經(jīng)濟(jì)論壇表示，超過70%的公司“仍被困在‘試點(diǎn)煉獄’中”。

　　對(duì)制造商來說，挑戰(zhàn)尤其嚴(yán)峻。技術(shù)更新可以關(guān)閉生產(chǎn)線。新的作戰(zhàn)裝備貴得令人難以置信。最糟糕的是，目前的計(jì)算架構(gòu)并不是為廣泛集成而構(gòu)建的，而廣泛集成是任何智能工廠的基本前提。

　　行業(yè)4.0的前景是巨大的：更快的上市時(shí)間、更低的生產(chǎn)成本、更好的資產(chǎn)利用率、實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)洞察。所有這些好處都依賴于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的命脈：大數(shù)據(jù)。但是，即使制造商能夠收集到這些數(shù)據(jù)，他們也往往很難將其塑造成一種可用的形式。

　　以下是制造商在過渡到工業(yè)4.0時(shí)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)-以及如何解決這個(gè)問題。

　　制造業(yè)工業(yè)4.0的挑戰(zhàn)：實(shí)現(xiàn)IT/OT融合

　　操作技術(shù)(OT)包括管理和控制工業(yè)過程的所有硬件、軟件和通信協(xié)議。另一方面，信息技術(shù)(IT)涵蓋了傳輸和處理數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。幾十年來，這些領(lǐng)域一直被困在各自的豎井中，由于不兼容的協(xié)議、高延遲網(wǎng)絡(luò)和不同的數(shù)據(jù)處理范例而彼此隔離。

　　為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的目標(biāo)，OT必須與IT共享數(shù)據(jù)。收集前線信息--IIoT的一個(gè)特殊優(yōu)勢(shì)--屬于OT的任務(wù)范圍。將這些信息轉(zhuǎn)化為洞察力，使其在更廣泛的業(yè)務(wù)意義上可用，而不是純粹控制機(jī)器，這是IT的工作。如果雙方不能溝通或互動(dòng)，為公司創(chuàng)造價(jià)值，行業(yè)4.0項(xiàng)目就不可能實(shí)現(xiàn)。

　　傳統(tǒng)的OT架構(gòu)是為監(jiān)督和控制工業(yè)過程而構(gòu)建的，而不是廣泛共享數(shù)據(jù)。他們使用幾種通信協(xié)議(MODBUS、OPC-UA、BACnet)，將他們的數(shù)據(jù)隔離到獨(dú)立的孤島中：技術(shù)專家所稱的數(shù)據(jù)水坑。即使您可以連接OT和IT系統(tǒng)，基于云的高延遲網(wǎng)絡(luò)與中介流量系統(tǒng)也無法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

　　不過，也有好消息：IT/OT融合是可能的。您只需要一種新的聯(lián)網(wǎng)方法，一種在兩個(gè)系統(tǒng)中無縫流動(dòng)的通信協(xié)議，以及一個(gè)共享和交換數(shù)據(jù)的通用模型。兩種技術(shù)協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)所有三個(gè)目標(biāo)：邊緣計(jì)算和MQTT協(xié)議。

　　制造業(yè)中的IT/OT融合：IIoT邊緣數(shù)據(jù)庫和MQTT協(xié)議

　　IT/OT融合的新方法必須同時(shí)解決兩個(gè)問題。首先，它必須允許IT和OT系統(tǒng)自由通信。其次，它必須實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)智能至關(guān)重要的低延遲數(shù)據(jù)傳輸。以下是針對(duì)每個(gè)挑戰(zhàn)的解決方案。

　　使用MQTT協(xié)議橋接OT和IT

　　第一個(gè)問題可以歸結(jié)為通信協(xié)議、文件格式和允許一臺(tái)機(jī)器與另一臺(tái)機(jī)器“對(duì)話”的正式規(guī)則。正如我們提到的，傳統(tǒng)的OT協(xié)議被鎖定在它們自己的域中。幸運(yùn)的是，一個(gè)更好的選擇已經(jīng)到來。

　　對(duì)于IIoT系統(tǒng)，MQTT是理想的消息傳遞協(xié)議，它迅速成為各種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。MQTT足夠輕巧，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低占用空間數(shù)據(jù)需求，包括那些帶寬不可靠的設(shè)備。而且您不必關(guān)閉生產(chǎn)來進(jìn)行切換：MQTT客戶端可以安裝在現(xiàn)有的OT(包括IIoT)系統(tǒng)上。在IT方面，MQTT代理可以與傳統(tǒng)的云服務(wù)器或內(nèi)部部署服務(wù)器一起工作。

　　這就解決了IT/OT融合問題。接下來，您需要一個(gè)能夠可靠、安全、快速地處理所有MQTT流量的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

　　借助邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)洞察

　　請(qǐng)記住，Industry 4.0不僅僅是IIoT或生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)備。它還涉及可以顯著改善工業(yè)環(huán)境的創(chuàng)新技術(shù)：例如，大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能。這些新技術(shù)帶來了預(yù)測(cè)性維護(hù)和更智能、更快速的決策等優(yōu)勢(shì)。您獲得的數(shù)據(jù)饋送越接近實(shí)時(shí)，您的業(yè)務(wù)響應(yīng)速度就越快。

　　問題是，數(shù)據(jù)傳輸?shù)迷竭h(yuǎn)，你的數(shù)字工具響應(yīng)就越慢。邊緣計(jì)算--在原點(diǎn)附近收集、組織和處理數(shù)據(jù)--通過限制距離來提高速度。而速度并不是將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫置于邊緣的唯一優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)邊緣集線器是一項(xiàng)在Industry 4.0拓?fù)渲凶兊迷絹碓匠Ｒ姷男录夹g(shù)。IoT Edge Hub使不同的數(shù)據(jù)源和目標(biāo)能夠無縫交互，為作為這一新環(huán)境的主干的通信層提供穩(wěn)健性和彈性。基于邊緣的物聯(lián)網(wǎng)集線器還可以：降低帶寬需求。 降低云存儲(chǔ)成本。 最大限度地減少云數(shù)據(jù)處理方面的支出。 用更少的IT占用空間做更多事情。 通過將相同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)位置來支持?jǐn)?shù)字雙胞胎。

　　準(zhǔn)備好為您的制造設(shè)施獲得Industry 4.0的優(yōu)勢(shì)了嗎?這一切都始于正確的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施：支持MQTT協(xié)議的邊緣物聯(lián)網(wǎng)集線器。這些系統(tǒng)是制造業(yè)IT/OT融合的關(guān)鍵，有效地消除了智能工廠實(shí)施的最后絆腳石。

　　作者：FairCom