打好關(guān)系：互操作性是成功部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵

NI公司供稿

　　1沒(méi)有任何供應(yīng)商可以獨(dú)立完成一切

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有望徹底改變我們操作制造、能源和運(yùn)輸系統(tǒng)的方式。 然而，由于構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)技術(shù)龐大且復(fù)雜，沒(méi)有一家公司可以獨(dú)立提供完整的企業(yè)IIoT解決方案。

　　為了說(shuō)明這一點(diǎn)，我們來(lái)看一個(gè)IIoT系統(tǒng)架構(gòu)。 IIoT系統(tǒng)不僅僅是增加“智能”設(shè)備和傳感器的數(shù)量，還包括通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)(包括邊緣節(jié)點(diǎn)、本地IT和云)來(lái)傳輸和管理大量數(shù)據(jù)。

　　圖1 IIoT解決方案包括傳感器和執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、可視化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理等

　　在這個(gè)架構(gòu)中，許多不同的子系統(tǒng)和技術(shù)必須結(jié)合在一起才能構(gòu)建完整的解決方案。 IIoT解決方案包括傳感器和執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、可視化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理等(如圖1)。

　　圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要集成來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的技術(shù)組件

　　哪一家公司可以獨(dú)立提供所有這些技術(shù)呢? 事實(shí)是，沒(méi)有任何一個(gè)供應(yīng)商可以獨(dú)立完成一切。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要集成來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的技術(shù)組件，以針對(duì)特定應(yīng)用構(gòu)建所需的系統(tǒng)來(lái)提高質(zhì)量、產(chǎn)量、效率和安全性(如圖2)。

　　2導(dǎo)航復(fù)雜的通信基礎(chǔ)設(shè)施

　　但管理來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的子系統(tǒng)之間的通信并不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù)。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)的通信堆棧圖很好地說(shuō)明了這一點(diǎn)。 我們不僅要管理多層通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，而且許多工業(yè)垂直領(lǐng)域(如制造或電網(wǎng))都有自己的一套工業(yè)協(xié)議來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航。

　　圖3 已經(jīng)部署的傳統(tǒng)M2M系統(tǒng)使用各種專有協(xié)議

　　此外，還有許多已經(jīng)部署的傳統(tǒng)M2M系統(tǒng)，它們使用各種專有協(xié)議。 這些也必須集成到系統(tǒng)中。 根據(jù)IIC的說(shuō)法，“這可不僅是制定一小部分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)管理IIoT的問(wèn)題，而是需要在多個(gè)層面上對(duì)復(fù)雜且部分競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精心的規(guī)劃安排......”換而言之，就是要打好關(guān)系(如圖3)。

　　3互操作性是成功的關(guān)鍵

　　正因?yàn)槿绱耍谠u(píng)估IIoT廠商的技術(shù)時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)是互操作性 ，也就是在該技術(shù)邊界來(lái)回傳遞信息的方便性。

　　信息可以通過(guò)四種方式傳遞： 協(xié)議、數(shù)據(jù)文件、Web服務(wù)和API。 在IIoT系統(tǒng)中，系統(tǒng)的不同部分可能會(huì)使用不同的方法。 然而，最終的目標(biāo)是盡可能地使子系統(tǒng)之間的通信變得簡(jiǎn)單，以便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以集中精力解決真正的系統(tǒng)問(wèn)題，而不是解決工具帶來(lái)的問(wèn)題。

　　那么，評(píng)估互操作性時(shí)應(yīng)該考慮哪些標(biāo)準(zhǔn)? 通常有兩個(gè)方面： 開(kāi)放性和技術(shù)合作伙伴。

　　4選擇開(kāi)放性

　　開(kāi)放性是指開(kāi)發(fā)人員使用該平臺(tái)構(gòu)建和定制系統(tǒng)的容易程度。 在設(shè)計(jì)包含多個(gè)供應(yīng)商的IIoT系統(tǒng)時(shí)，一些可以讓用戶進(jìn)行編程的功能是：

　　· 支持許多通信協(xié)議，包括多種垂直工業(yè)協(xié)議，如CAN、現(xiàn)場(chǎng)總線、OPC UA、EtherCAT、Modbus和IEC-61850;

　　· 支持多種數(shù)據(jù)文件類型;

　　· 軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)和模塊開(kāi)發(fā)工具包(MDK)，例如用于ThingWorx平臺(tái)的PTC SDK;

　　· 開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如NI Linux Real-Time;

　　· 開(kāi)放且可擴(kuò)展的API;

　　· 插件和附件，例如用于Amazon Web Services的LabVIEW云工具包。

　　這些功能提供了多種跨技術(shù)數(shù)據(jù)通信選擇，可避免系統(tǒng)工程師隨著系統(tǒng)的發(fā)展陷入設(shè)計(jì)瓶頸。 開(kāi)放式平臺(tái)有助于改善由于技術(shù)的功能有限或僅支持一兩種通信協(xié)議所帶來(lái)的局限性。

　　5尋找技術(shù)合作伙伴

　　此外，供應(yīng)商之間的合作伙伴關(guān)系可提供集成服務(wù)，從而進(jìn)一步降低了集成相鄰技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。 通過(guò)IIC測(cè)試平臺(tái)等共同努力成果，參與的公司正在集成來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，并為預(yù)測(cè)性維護(hù)和智能電網(wǎng)通信和控制等典型的IIoT應(yīng)用創(chuàng)建參考架構(gòu)。

　　這些伙伴關(guān)系可以通過(guò)NI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)演示來(lái)展現(xiàn)。 該演示在一臺(tái)泵上執(zhí)行資產(chǎn)健康監(jiān)測(cè)，并結(jié)合了多家供應(yīng)商的技術(shù)，包括：

　　· Flowserve—全流量系統(tǒng)解決方案;

　　· Hewlett Packard Enterprise—深度邊緣計(jì)算和遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理;

　　· NI—數(shù)據(jù)采集和特征提取;

　　· PTC—IoT平臺(tái)，包含用于企業(yè)系統(tǒng)的分析和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)功能;

　　· OSIsoft—數(shù)據(jù)管理和歷史庫(kù)。

　　圖4 Flowserve全流量系統(tǒng)解決方案

　　圖5 供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了NI測(cè)量平臺(tái)、OSI數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和PTC分析平臺(tái)等子系統(tǒng)間通信所需的驗(yàn)證API

　　由于這種協(xié)作關(guān)系，這些供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了NI測(cè)量平臺(tái)、OSI數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和PTC分析平臺(tái)等子系統(tǒng)間通信所需的驗(yàn)證API。 因此，準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)類似系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員就會(huì)清楚這些子系統(tǒng)之間基本不會(huì)存在互操作性挑戰(zhàn)，從而放心地進(jìn)行開(kāi)發(fā)(如圖5)。

　　6結(jié)論

　　對(duì)于聲稱能夠提供完整IIoT解決方案的供應(yīng)商，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)該給予警惕。 因?yàn)橐粋€(gè)完整的IIoT系統(tǒng)涉及從數(shù)據(jù)采集到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等諸多技術(shù)領(lǐng)域的組件。 相反，所尋找的技術(shù)合作伙伴應(yīng)該認(rèn)識(shí)到與相鄰技術(shù)有效集成的重要性，并與其他廠商打好關(guān)系。