制造业的工业4.0:IT/OT融合之路

标签:工业
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随便问谁:我们正处于第四次工业革命之中。它不像第一个那样由蒸汽驱动,也不像第二个那样由装配线提供动力,甚至不像第三个那样只由信息技术提供动力。这种范式转变是由一系列智能技术推动的,从工业物联网(IIoT)到人工智能支持的分析再到创新的网络框架。当然,在工业4.0的核心,你会发现自动化。

但对于制造商来说,致力于工业4.0是一回事。实现这一转变完全是另一回事。全球灯塔网络(GLN)是麦肯锡和世界经济论坛(WEF)的研究伙伴关系,研究全球工业4.0的发展。截至2022年,GLN只确定了103座“灯塔”,即据说已经完成了工业4.0转型的工业设施。与此同时,世界经济论坛表示,超过70%的公司“仍被困在‘试点炼狱’中”。

对制造商来说,挑战尤其严峻。技术更新可以关闭生产线。新的作战装备贵得令人难以置信。最糟糕的是,目前的计算架构并不是为广泛集成而构建的,而广泛集成是任何智能工厂的基本前提。

行业4.0的前景是巨大的:更快的上市时间、更低的生产成本、更好的资产利用率、实时的业务洞察。所有这些好处都依赖于数字化转型的命脉:大数据。但是,即使制造商能够收集到这些数据,他们也往往很难将其塑造成一种可用的形式。

以下是制造商在过渡到工业4.0时面临的关键挑战-以及如何解决这个问题。

制造业工业4.0的挑战:实现IT/OT融合

操作技术(OT)包括管理和控制工业过程的所有硬件、软件和通信协议。另一方面,信息技术(IT)涵盖了传输和处理数据的计算系统和网络。几十年来,这些领域一直被困在各自的竖井中,由于不兼容的协议、高延迟网络和不同的数据处理范例而彼此隔离。

为了实现工业4.0的目标,OT必须与IT共享数据。收集前线信息--IIoT的一个特殊优势--属于OT的任务范围。将这些信息转化为洞察力,使其在更广泛的业务意义上可用,而不是纯粹控制机器,这是IT的工作。如果双方不能沟通或互动,为公司创造价值,行业4.0项目就不可能实现。

传统的OT架构是为监督和控制工业过程而构建的,而不是广泛共享数据。他们使用几种通信协议(MODBUS、OPC-UA、BACnet),将他们的数据隔离到独立的孤岛中:技术专家所称的数据水坑。即使您可以连接OT和IT系统,基于云的高延迟网络与中介流量系统也无法进行实时分析。

不过,也有好消息:IT/OT融合是可能的。您只需要一种新的联网方法,一种在两个系统中无缝流动的通信协议,以及一个共享和交换数据的通用模型。两种技术协同工作以实现所有三个目标:边缘计算和MQTT协议。

制造业中的IT/OT融合:IIoT边缘数据库和MQTT协议

IT/OT融合的新方法必须同时解决两个问题。首先,它必须允许IT和OT系统自由通信。其次,它必须实现对实时智能至关重要的低延迟数据传输。以下是针对每个挑战的解决方案。

使用MQTT协议桥接OT和IT

第一个问题可以归结为通信协议、文件格式和允许一台机器与另一台机器“对话”的正式规则。正如我们提到的,传统的OT协议被锁定在它们自己的域中。幸运的是,一个更好的选择已经到来。

对于IIoT系统,MQTT是理想的消息传递协议,它迅速成为各种物联网网络的事实标准。MQTT足够轻巧,可以满足物联网设备的低占用空间数据需求,包括那些带宽不可靠的设备。而且您不必关闭生产来进行切换:MQTT客户端可以安装在现有的OT(包括IIoT)系统上。在IT方面,MQTT代理可以与传统的云服务器或内部部署服务器一起工作。

这就解决了IT/OT融合问题。接下来,您需要一个能够可靠、安全、快速地处理所有MQTT流量的网络体系结构。

借助边缘计算实现实时业务洞察

请记住,Industry 4.0不仅仅是IIoT或生产线上的自动化设备。它还涉及可以显著改善工业环境的创新技术:例如,大数据分析、机器学习和人工智能。这些新技术带来了预测性维护和更智能、更快速的决策等优势。您获得的数据馈送越接近实时,您的业务响应速度就越快。

问题是,数据传输得越远,你的数字工具响应就越慢。边缘计算--在原点附近收集、组织和处理数据--通过限制距离来提高速度。而速度并不是将物联网数据库置于边缘的唯一优势。物联网边缘集线器是一项在Industry 4.0拓扑中变得越来越常见的新技术。IoT Edge Hub使不同的数据源和目标能够无缝交互,为作为这一新环境的主干的通信层提供稳健性和弹性。基于边缘的物联网集线器还可以:

降低带宽需求。

降低云存储成本。

最大限度地减少云数据处理方面的支出。

用更少的IT占用空间做更多事情。

过将相同数据存储在多个位置来支持数字双胞胎。

准备好为您的制造设施获得Industry 4.0的优势了吗?这一切都始于正确的计算基础设施:支持MQTT协议的边缘物联网集线器。这些系统是制造业IT/OT融合的关键,有效地消除了智能工厂实施的最后绊脚石。

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