隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，近幾年我開始幫助一些制造企業(yè)實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的項目，有個比較深刻的總結(jié)，就是企業(yè)普遍對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施難度預(yù)估不足，造成對項目落地的期望過高。這篇文章將結(jié)合我這幾年的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目實踐經(jīng)驗，梳理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項目實施中普遍面臨的問題。

中國工業(yè)經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，規(guī)模產(chǎn)值已居世界第一。中國制造業(yè)擁有聯(lián)合國工業(yè)門類中全部的工業(yè)類型。中國制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn)能力獨步全球，但不可忽視一個現(xiàn)實問題是，中國企業(yè)生產(chǎn)制造中所使用的工業(yè)軟件、自動化設(shè)備絕大多數(shù)都源自國外，核心系統(tǒng)自主化率極低。數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、檢驗測量等設(shè)備可能來自德國、美國、日本、意大利，在工廠多年的發(fā)展中普遍留下了不同年代、不同品牌的系統(tǒng)和產(chǎn)品，多而雜的工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)給如今的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施帶來了挑戰(zhàn)。

就工業(yè)總線協(xié)議來說，目前市場上主流的協(xié)議就包括Profibus、CAN、LonWorks、HART、Modbus等，這些異構(gòu)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)存在使得不同廠商設(shè)備及系統(tǒng)之間互聯(lián)變得更加困難。

另外，從工業(yè)控制角度講，生產(chǎn)過程可分為非實時和實時兩大場景，如數(shù)控加工、化工生產(chǎn)等對控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理并反饋的實時性要求達(dá)到毫秒甚至微秒級別，這時就必須在邊緣端部署相應(yīng)的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)對邊緣端數(shù)據(jù)實時采集、處理與控制，這是驅(qū)動邊緣計算發(fā)展的很重要因素；另一方面，像企業(yè)調(diào)度排產(chǎn)、經(jīng)營管理、質(zhì)量優(yōu)化等對控制實時性、可靠性要求不高，需要耗費大量計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源的工業(yè)場景，就可以將數(shù)據(jù)采集上來上傳至云平臺做處理，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)工業(yè)優(yōu)化。

因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實施第一步要考慮的問題就是解決工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備連通的問題，以及針對不同的應(yīng)用場景需求實現(xiàn)計算和反饋的云邊協(xié)同。而通常的解決方式就是使用工業(yè)網(wǎng)關(guān)。

工業(yè)網(wǎng)關(guān)就像是“翻譯”，由于集成了豐富的工業(yè)協(xié)議，相當(dāng)于懂多種“語言”，無論是儀器儀表的ModBus、Profibus協(xié)議，還是數(shù)控機(jī)床的Profinet、EthernetIP協(xié)議，只要經(jīng)過這里中轉(zhuǎn)，就可以讓各方都“聽懂”對方的語言，進(jìn)而實現(xiàn)互聯(lián)互通。而對于邊緣端與云平臺的通信，涉及IT與OT的融合問題，云平臺大多是基于通用的IT標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只要工業(yè)網(wǎng)關(guān)中也集成了相關(guān)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如MQTT、HTTP、OPC-UA、COAP，就可以實現(xiàn)邊緣端轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上云。

目前，在一些邊緣計算平臺中就集成了工業(yè)網(wǎng)關(guān)功能，如Stratus ztC Edge中就支持通用的OT和IT協(xié)議，能更容易集成到現(xiàn)有的工業(yè)自動化環(huán)境中。而SNMP請求和陷阱可用于配置通知和警報?？蛻艨梢酝ㄟ^OPC UA或REST API在大多數(shù)第三方系統(tǒng)管理工具和儀表盤中呈現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通，這還是比較好解決。難以解決的是，企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場還存在較多的老舊設(shè)備，這些設(shè)備根本沒有以太網(wǎng)端口，也沒有基本的串口通信，要想采集數(shù)據(jù)，只能"硬"來，從PLC電氣圖硬接線上下功夫，這種實施難度和風(fēng)險就比較高，搞不好出現(xiàn)設(shè)備故障不說，還嚴(yán)重影響項目實施。因此，對于這種情況如果只是采集震動、溫度等數(shù)據(jù)還好，加裝傳感器即可。但對于需要采集設(shè)備內(nèi)部的核心數(shù)據(jù)，如主軸轉(zhuǎn)速、刀具號、進(jìn)給速度、加工時長等，就必須聯(lián)系原廠商一起解決。

項目實施還有一個最大的風(fēng)險，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是一個全新的應(yīng)用平臺，不僅技術(shù)集成度較高，應(yīng)用許多新技術(shù)，也承載了眾多核心工業(yè)系統(tǒng)，而工業(yè)系統(tǒng)對安全可靠能力的要求極高的，特別在流程型行業(yè)，絲毫不允許任何中斷。因此，如何保證平臺的安全穩(wěn)定，是對項目組的最大考驗。

由于邊緣計算平臺離工業(yè)現(xiàn)場較近，承擔(dān)的都是實時性、可靠性要求較高的工業(yè)生產(chǎn)需求，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實施中安全問題攻克的重點。一方面要采用更加先進(jìn)的硬件冗余體系架構(gòu)，即便硬件出現(xiàn)故障，也能保障業(yè)務(wù)瞬時自動化遷移能力，對工業(yè)系統(tǒng)運營不造成任何中斷影響；另一方面邊緣計算系統(tǒng)都遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)中心，企業(yè)管理者很難及時關(guān)注并響應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的運維需求。因此，在項目實施中優(yōu)先考慮邊緣計算平臺的自主性和安全性，不僅要便于部署和運維，具備極高的可用性和安全性，還要便于遠(yuǎn)管理和操控。

在項目實施中，Stratus ztC Edge是接觸的較多的工業(yè)邊緣計算平臺，不止是我們使用，很多同行也使用。從目前看，ztC Edge在自身的硬件架構(gòu)、安全性、可用性以及成本方面都具備諸多優(yōu)勢。以安全性來說，ztC Edge通過被限制的USB端口、安全通信協(xié)議、安全可信的啟動、基于角色的訪問控制以及易于配置基于主機(jī)的防火墻，徹底解決邊緣計算的安全訪問的問題，解除了對數(shù)據(jù)泄露的后顧之憂。而ztC Edge搭載自有工具ztC Edge控制臺，憑借這一工具，管理員可遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)、設(shè)置閾值和警報、檢查更新、備份和恢復(fù)系統(tǒng)設(shè)置與偏好，還能輕松地管理虛擬機(jī)。使IT人員實現(xiàn)遠(yuǎn)程部署、運維和管理。

此外，ztC Edge自我監(jiān)控和自我保護(hù)功能有助于減少意外停機(jī)時間。堅固耐用、緊湊、工業(yè)化的造型特點，無論在控制室、控制臺或車間都表現(xiàn)同樣出色，為客戶提供了更多的選擇。它高度自主化的處理能力，非常適合無人值守站、工業(yè)現(xiàn)場以及資源有限的遠(yuǎn)程或分散位置。

從工業(yè)發(fā)展趨勢看，未來通過人力運維系統(tǒng)不但成本高昂，而且效率極低。不管是生產(chǎn)運營優(yōu)化還是系統(tǒng)故障的查找，都必須依托自主化的數(shù)據(jù)分析完成。在未來智能化工業(yè)體系中，需要人直接介入的場景需求將越來越少，而是更加依托智能化IT系統(tǒng)支撐，邊緣計算作為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的連接、數(shù)據(jù)采集和分析處理平臺，只會越來越自動化和智能化，這是產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用深化的基礎(chǔ)。