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隨便問誰:我們正處于第四次工業革命之中。它不像第一個那樣由蒸汽驅動,也不像第二個那樣由裝配線提供動力,甚至不像第三個那樣只由信息技術提供動力。這種范式轉變是由一系列智能技術推動的,從工業物聯網(IIoT)到人工智能支持的分析再到創新的網絡框架。當然,在工業4.0的核心,你會發現自動化。
但對于制造商來說,致力于工業4.0是一回事。實現這一轉變完全是另一回事。全球燈塔網絡(GLN)是麥肯錫和世界經濟論壇(WEF)的研究伙伴關系,研究全球工業4.0的發展。截至2022年,GLN只確定了103座“燈塔”,即據說已經完成了工業4.0轉型的工業設施。與此同時,世界經濟論壇表示,超過70%的公司“仍被困在‘試點煉獄’中”。
對制造商來說,挑戰尤其嚴峻。技術更新可以關閉生產線。新的作戰裝備貴得令人難以置信。最糟糕的是,目前的計算架構并不是為廣泛集成而構建的,而廣泛集成是任何智能工廠的基本前提。
行業4.0的前景是巨大的:更快的上市時間、更低的生產成本、更好的資產利用率、實時的業務洞察。所有這些好處都依賴于數字化轉型的命脈:大數據。但是,即使制造商能夠收集到這些數據,他們也往往很難將其塑造成一種可用的形式。
以下是制造商在過渡到工業4.0時面臨的關鍵挑戰-以及如何解決這個問題。
制造業工業4.0的挑戰:實現IT/OT融合
操作技術(OT)包括管理和控制工業過程的所有硬件、軟件和通信協議。另一方面,信息技術(IT)涵蓋了傳輸和處理數據的計算系統和網絡。幾十年來,這些領域一直被困在各自的豎井中,由于不兼容的協議、高延遲網絡和不同的數據處理范例而彼此隔離。
為了實現工業4.0的目標,OT必須與IT共享數據。收集前線信息--IIoT的一個特殊優勢--屬于OT的任務范圍。將這些信息轉化為洞察力,使其在更廣泛的業務意義上可用,而不是純粹控制機器,這是IT的工作。如果雙方不能溝通或互動,為公司創造價值,行業4.0項目就不可能實現。
傳統的OT架構是為監督和控制工業過程而構建的,而不是廣泛共享數據。他們使用幾種通信協議(MODBUS、OPC-UA、BACnet),將他們的數據隔離到獨立的孤島中:技術專家所稱的數據水坑。即使您可以連接OT和IT系統,基于云的高延遲網絡與中介流量系統也無法進行實時分析。
不過,也有好消息:IT/OT融合是可能的。您只需要一種新的聯網方法,一種在兩個系統中無縫流動的通信協議,以及一個共享和交換數據的通用模型。兩種技術協同工作以實現所有三個目標:邊緣計算和MQTT協議。
制造業中的IT/OT融合:IIoT邊緣數據庫和MQTT協議
IT/OT融合的新方法必須同時解決兩個問題。首先,它必須允許IT和OT系統自由通信。其次,它必須實現對實時智能至關重要的低延遲數據傳輸。以下是針對每個挑戰的解決方案。
使用MQTT協議橋接OT和IT
第一個問題可以歸結為通信協議、文件格式和允許一臺機器與另一臺機器“對話”的正式規則。正如我們提到的,傳統的OT協議被鎖定在它們自己的域中。幸運的是,一個更好的選擇已經到來。
對于IIoT系統,MQTT是理想的消息傳遞協議,它迅速成為各種物聯網網絡的事實標準。MQTT足夠輕巧,可以滿足物聯網設備的低占用空間數據需求,包括那些帶寬不可靠的設備。而且您不必關閉生產來進行切換:MQTT客戶端可以安裝在現有的OT(包括IIoT)系統上。在IT方面,MQTT代理可以與傳統的云服務器或內部部署服務器一起工作。
這就解決了IT/OT融合問題。接下來,您需要一個能夠可靠、安全、快速地處理所有MQTT流量的網絡體系結構。
借助邊緣計算實現實時業務洞察
請記住,Industry 4.0不僅僅是IIoT或生產線上的自動化設備。它還涉及可以顯著改善工業環境的創新技術:例如,大數據分析、機器學習和人工智能。這些新技術帶來了預測性維護和更智能、更快速的決策等優勢。您獲得的數據饋送越接近實時,您的業務響應速度就越快。
問題是,數據傳輸得越遠,你的數字工具響應就越慢。邊緣計算--在原點附近收集、組織和處理數據--通過限制距離來提高速度。而速度并不是將物聯網數據庫置于邊緣的唯一優勢。物聯網邊緣集線器是一項在Industry 4.0拓撲中變得越來越常見的新技術。IoT Edge Hub使不同的數據源和目標能夠無縫交互,為作為這一新環境的主干的通信層提供穩健性和彈性。基于邊緣的物聯網集線器還可以:
降低帶寬需求。
降低云存儲成本。
最大限度地減少云數據處理方面的支出。
用更少的IT占用空間做更多事情。
通過將相同數據存儲在多個位置來支持數字雙胞胎。
準備好為您的制造設施獲得Industry 4.0的優勢了嗎?這一切都始于正確的計算基礎設施:支持MQTT協議的邊緣物聯網集線器。這些系統是制造業IT/OT融合的關鍵,有效地消除了智能工廠實施的最后絆腳石。