淺談IIoT規(guī)劃和部署的五大問題

五組問題，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自動化應(yīng)用項目的檢查表。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）是智能制造、工業(yè)4.0以及其它自動化和控制趨勢的關(guān)鍵組成部分。盡管這個術(shù)語可能被過度使用，但下述問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各個階段的問題清單模板。

01、?從數(shù)據(jù)中獲得前瞻性見解

從其核心來看，IIoT可以看做是一個眾多組件的集合，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)備的運行性能（作為預(yù)測分析的一部分），提供機器學(xué)習(xí)或統(tǒng)計分析包，或?qū)崿F(xiàn)豐富的趨勢或歷史圖表和圖形。

通過更多設(shè)備來收集更多的數(shù)據(jù)，工程師、統(tǒng)計學(xué)家、數(shù)據(jù)科學(xué)家和其它參與設(shè)備設(shè)計和運營的人員，可以更全面地了解導(dǎo)致停機、報廢和產(chǎn)品質(zhì)量差的問題。從這些數(shù)據(jù)中獲得的見解，使組織能夠從被動應(yīng)對轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃庸芾怼?/p>

擁有數(shù)十、數(shù)百或成千上萬傳感器和數(shù)據(jù)采集器，并不意味著就是一個完整的IIoT解決方案，它還需要包括處理數(shù)據(jù)的傳輸機制和軟件包。制定IIoT戰(zhàn)略必須包括數(shù)據(jù)通信要求、部署標(biāo)準(zhǔn)以及對所有權(quán)、支持或維護的期望。

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無線網(wǎng)絡(luò)，IIoT設(shè)備是否可以使用這些無線網(wǎng)絡(luò)？是否允許使用其它無線協(xié)議，如低功耗藍牙（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評估這些解決方案？

02、?評估數(shù)據(jù)來源

當(dāng)面臨某些工程挑戰(zhàn)，而IIoT解決方案似乎適合時，最終設(shè)計有幾個影響因素。工程師首先應(yīng)評估數(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？是否需要對數(shù)據(jù)進行任何翻譯或轉(zhuǎn)換？如果是這樣，在哪里轉(zhuǎn)換？

為了節(jié)省通信時間和能源，傳感器可能會傳輸一個緊湊的比特流，然后需要將其分解為單獨的數(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？在每個通信周期內(nèi)，發(fā)送多少數(shù)據(jù)？

例如，使用LoRaWAN，單個設(shè)備在給定時間內(nèi)可以發(fā)送的數(shù)據(jù)量有上限，帶寬通常以單個或低兩位千比特每秒（kbps）速率進行測量。如果使用蜂窩調(diào)制解調(diào)器，一個月生成的數(shù)據(jù)量至關(guān)重要，了解這一點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/公里為單位測量的？現(xiàn)有的遠程網(wǎng)絡(luò)是否到位，或者是否需要創(chuàng)建一個新的網(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)備可能會影響不同通信協(xié)議的使用范圍。這可能會阻塞或減少設(shè)備的有效范圍。

03、? 確定如何處理IIoT數(shù)據(jù)

接下來，工程師必須確定如何處理生成的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)點的關(guān)聯(lián)、存儲和時間戳，都對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？誰來跟蹤已部署IIoT設(shè)備的庫存及其位置？

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行管理。

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

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

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

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

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

一些設(shè)備以Epoch格式列出時間（自1970年1月1日起過去的秒數(shù)），一些設(shè)備以UTC記錄時間，而其它設(shè)備則根據(jù)本地時區(qū)列出時間。日期和時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)庫或其它系統(tǒng)中，工程師必須考慮其使用或可訪問性。

1.只能通過IIoT軟件解決方案訪問數(shù)據(jù)，還是也可以訪問驅(qū)動軟件的表格和數(shù)據(jù)庫？

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。這種訪問允許進行分析或可視化，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中，還是在組織的環(huán)境中運行？正常運行時間能保證嗎？如果IIoT解決方案在1小時或1天都不可用，會產(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)運行設(shè)備。

3.誰有權(quán)訪問，訪問權(quán)限有哪些？是否允許合作伙伴、承包商或第三方訪問數(shù)據(jù)？

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

05、評估對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)評估對這些設(shè)備的支持和管理。

1.誰來負責(zé)應(yīng)對設(shè)備故障或停機？

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

2. IIoT設(shè)備是否有備品備件，存儲在哪里？更換故障設(shè)備需要多長時間？組織內(nèi)誰知道如何執(zhí)行這些任務(wù)？

某個區(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？兩三年后是否有可用的備品備件，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)生的快速變化來評估其戰(zhàn)略。新的特性或功能可以提供足夠的價值，以推動定期更換。

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

編輯：黃飛

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