淺談IIoT規(guī)劃和部署的五大問(wèn)題

五組問(wèn)題，可作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）規(guī)劃和部署、智能制造或工業(yè)4.0自動(dòng)化應(yīng)用項(xiàng)目的檢查表。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）是智能制造、工業(yè)4.0以及其它自動(dòng)化和控制趨勢(shì)的關(guān)鍵組成部分。盡管這個(gè)術(shù)語(yǔ)可能被過(guò)度使用，但下述問(wèn)題可以作為工程師和相關(guān)人員在規(guī)劃、部署和應(yīng)用等IIoT各個(gè)階段的問(wèn)題清單模板。

01、?從數(shù)據(jù)中獲得前瞻性見解

從其核心來(lái)看，IIoT可以看做是一個(gè)眾多組件的集合，這些組件收集數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)綉?yīng)用程序，然后分析和處理這些數(shù)據(jù)，以獲得有用的信息。利用這些數(shù)據(jù)，可以深入了解設(shè)備的運(yùn)行性能（作為預(yù)測(cè)分析的一部分），提供機(jī)器學(xué)習(xí)或統(tǒng)計(jì)分析包，或?qū)崿F(xiàn)豐富的趨勢(shì)或歷史圖表和圖形。

通過(guò)更多設(shè)備來(lái)收集更多的數(shù)據(jù)，工程師、統(tǒng)計(jì)學(xué)家、數(shù)據(jù)科學(xué)家和其它參與設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的人員，可以更全面地了解導(dǎo)致停機(jī)、報(bào)廢和產(chǎn)品質(zhì)量差的問(wèn)題。從這些數(shù)據(jù)中獲得的見解，使組織能夠從被動(dòng)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)管理。

擁有數(shù)十、數(shù)百或成千上萬(wàn)傳感器和數(shù)據(jù)采集器，并不意味著就是一個(gè)完整的IIoT解決方案，它還需要包括處理數(shù)據(jù)的傳輸機(jī)制和軟件包。制定IIoT戰(zhàn)略必須包括數(shù)據(jù)通信要求、部署標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)所有權(quán)、支持或維護(hù)的期望。

在您的組織中，IIoT設(shè)備是否可以使用與可編程邏輯控制器（PLC）和人機(jī)界面（HMI）相同的網(wǎng)絡(luò)？設(shè)施所在的區(qū)域，是否存在4G/5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，IIoT設(shè)備是否可以使用這些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)？是否允許使用其它無(wú)線協(xié)議，如低功耗藍(lán)牙（BLE）或LoRaWAN？必須根據(jù)組織內(nèi)制定的哪些安全策略或要求來(lái)評(píng)估這些解決方案？

02、?評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)源

當(dāng)面臨某些工程挑戰(zhàn)，而IIoT解決方案似乎適合時(shí)，最終設(shè)計(jì)有幾個(gè)影響因素。工程師首先應(yīng)評(píng)估數(shù)據(jù)源。

1.是否需要安裝新的傳感器或儀表？如何解決設(shè)備的電源和通信布線問(wèn)題？

許多IIoT設(shè)備可以使用電池供電，根據(jù)占空比的不同，使用壽命從1年到5年不等。一些設(shè)備可以使用安裝點(diǎn)的能源自行供電。

2.該數(shù)據(jù)有哪些可能的格式，如MQTT、4-20mA、REST API、RS232、JSON和RS485？是否需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何翻譯或轉(zhuǎn)換？如果是這樣，在哪里轉(zhuǎn)換？

為了節(jié)省通信時(shí)間和能源，傳感器可能會(huì)傳輸一個(gè)緊湊的比特流，然后需要將其分解為單獨(dú)的數(shù)據(jù)字段。

3.每10秒或10分鐘就需要更新一次數(shù)據(jù)嗎？在每個(gè)通信周期內(nèi)，發(fā)送多少數(shù)據(jù)？

例如，使用LoRaWAN，單個(gè)設(shè)備在給定時(shí)間內(nèi)可以發(fā)送的數(shù)據(jù)量有上限，帶寬通常以單個(gè)或低兩位千比特每秒（kbps）速率進(jìn)行測(cè)量。如果使用蜂窩調(diào)制解調(diào)器，一個(gè)月生成的數(shù)據(jù)量至關(guān)重要，了解這一點(diǎn)可以避免超載或其它罰款。

4.數(shù)據(jù)源和傳感器之間的距離是以碼/米還是英里/公里為單位測(cè)量的？現(xiàn)有的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)是否到位，或者是否需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)？

地形、空間中使用的其它頻率，或物理基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備可能會(huì)影響不同通信協(xié)議的使用范圍。這可能會(huì)阻塞或減少設(shè)備的有效范圍。

03、? 確定如何處理IIoT數(shù)據(jù)

接下來(lái)，工程師必須確定如何處理生成的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、存儲(chǔ)和時(shí)間戳，都對(duì)信息的有效使用至關(guān)重要。

1.將傳感器與特定部件、設(shè)備或區(qū)域關(guān)聯(lián)的策略是什么？誰(shuí)來(lái)跟蹤已部署IIoT設(shè)備的庫(kù)存及其位置？

它們是資產(chǎn)，必須按照與網(wǎng)絡(luò)連接的其它設(shè)備相同的政策和程序進(jìn)行管理。

2.數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在何處以及如何存儲(chǔ)？是轉(zhuǎn)到基于云的服務(wù)還是傳輸?shù)奖镜財(cái)?shù)據(jù)庫(kù)？如何解決無(wú)法訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題？

在選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案時(shí)，請(qǐng)考慮每天生成的數(shù)據(jù)量以及必須存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。

3.如何同步每個(gè)IIoT設(shè)備的時(shí)間或數(shù)據(jù)生成事件？可接受的IIoT設(shè)備之間的時(shí)間差是多少？

蜂窩設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，而無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）。設(shè)備間的時(shí)間差只有幾秒鐘。

4.每個(gè)IIoT設(shè)備報(bào)告使用何種時(shí)間格式？是否需要轉(zhuǎn)換時(shí)間戳？

一些設(shè)備以Epoch格式列出時(shí)間（自1970年1月1日起過(guò)去的秒數(shù)），一些設(shè)備以UTC記錄時(shí)間，而其它設(shè)備則根據(jù)本地時(shí)區(qū)列出時(shí)間。日期和時(shí)間必須采用相同的格式，以便應(yīng)用程序處理、比較和分析設(shè)備提供的數(shù)據(jù)和信息。

04、?考慮IIoT數(shù)據(jù)的可用性

由于數(shù)據(jù)現(xiàn)在保存在數(shù)據(jù)庫(kù)或其它系統(tǒng)中，工程師必須考慮其使用或可訪問(wèn)性。

1.只能通過(guò)IIoT軟件解決方案訪問(wèn)數(shù)據(jù)，還是也可以訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)軟件的表格和數(shù)據(jù)庫(kù)？

一些供應(yīng)商或解決方案提供商僅提供基于網(wǎng)絡(luò)或前端的訪問(wèn)。這種訪問(wèn)允許進(jìn)行分析或可視化，但不允許將數(shù)據(jù)集成到其它內(nèi)部解決方案中。

2.軟件是在基于云的平臺(tái)中，還是在組織的環(huán)境中運(yùn)行？正常運(yùn)行時(shí)間能保證嗎？如果IIoT解決方案在1小時(shí)或1天都不可用，會(huì)產(chǎn)生什么影響？

隨著這些IIoT解決方案的數(shù)據(jù)和分析變得越來(lái)越重要，組織可能需要決定：如果IIoT系統(tǒng)離線，是否應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行設(shè)備。

3.誰(shuí)有權(quán)訪問(wèn)，訪問(wèn)權(quán)限有哪些？是否允許合作伙伴、承包商或第三方訪問(wèn)數(shù)據(jù)？

工程師應(yīng)與組織的IT或安全團(tuán)隊(duì)合作，以了解數(shù)據(jù)共享、傳輸數(shù)據(jù)以及集成到現(xiàn)有的身份和訪問(wèn)管理系統(tǒng)中的任何要求。

05、評(píng)估對(duì)IIoT設(shè)備的支持和管理

隨著IIoT設(shè)備和潛在網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)關(guān)就位，工程師應(yīng)評(píng)估對(duì)這些設(shè)備的支持和管理。

1.誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)應(yīng)對(duì)設(shè)備故障或停機(jī)？

例如，電池供電設(shè)備的壽命有限，應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)以更換電池。

2. IIoT設(shè)備是否有備品備件，存儲(chǔ)在哪里？更換故障設(shè)備需要多長(zhǎng)時(shí)間？組織內(nèi)誰(shuí)知道如何執(zhí)行這些任務(wù)？

某個(gè)區(qū)域的技術(shù)人員可能需要接受額外的培訓(xùn)或文件，以便他們更換這些部件。

3. IIoT設(shè)備預(yù)期壽命是多少？?jī)扇旰笫欠裼锌捎玫膫淦穫浼?，確保能夠更換現(xiàn)有硬件？

組織可能需要根據(jù)IIoT領(lǐng)域每年發(fā)生的快速變化來(lái)評(píng)估其戰(zhàn)略。新的特性或功能可以提供足夠的價(jià)值，以推動(dòng)定期更換。

IIoT可以使組織做出更明智、更快的決策，并通過(guò)提高效率、節(jié)約成本或避免額外的成本來(lái)提升價(jià)值。盡管本文提出的問(wèn)題比回答的問(wèn)題更多，但通過(guò)這些問(wèn)題和注意事項(xiàng)，將得到一個(gè)更加穩(wěn)健和全面的解決方案，避免在沒(méi)有準(zhǔn)備的情況掉進(jìn)IIoT的“陷阱”。

編輯：黃飛

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