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)有任何供應商可以獨立完成一切

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

　　為了說(shuō)明這一點(diǎn)，我們來(lái)看一個(gè)IIoT系統架構。 IIoT系統不僅僅是增加“智能”設備和傳感器的數量，還包括通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò )(包括邊緣節點(diǎn)、本地IT和云)來(lái)傳輸和管理大量數據。

　　圖1 IIoT解決方案包括傳感器和執行器、數據采集、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò )安全、數據分析、機器學(xué)習、可視化、數據存儲和管理等

　　在這個(gè)架構中，許多不同的子系統和技術(shù)必須結合在一起才能構建完整的解決方案。 IIoT解決方案包括傳感器和執行器、數據采集、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò )安全、數據分析、機器學(xué)習、可視化、數據存儲和管理等(如圖1)。

　　圖2 系統設計人員需要集成來(lái)自多個(gè)供應商的技術(shù)組件

　　哪一家公司可以獨立提供所有這些技術(shù)呢? 事實(shí)是，沒(méi)有任何一個(gè)供應商可以獨立完成一切。 系統設計人員需要集成來(lái)自多個(gè)供應商的技術(shù)組件，以針對特定應用構建所需的系統來(lái)提高質(zhì)量、產(chǎn)量、效率和安全性(如圖2)。

　　2導航復雜的通信基礎設施

　　但管理來(lái)自多個(gè)供應商的子系統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準和協(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)行導航。

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

　　此外，還有許多已經(jīng)部署的傳統M2M系統，它們使用各種專(zhuān)有協(xié)議。 這些也必須集成到系統中。 根據IIC的說(shuō)法，“這可不僅是制定一小部分標準來(lái)管理IIoT的問(wèn)題，而是需要在多個(gè)層面上對復雜且部分競爭的協(xié)議和標準進(jìn)行精心的規劃安排......”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

　　正因為如此，在評估IIoT廠(chǎng)商的技術(shù)時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵的標準是互操作性 ，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、數據文件、Web服務(wù)和API。 在IIoT系統中，系統的不同部分可能會(huì )使用不同的方法。 然而，最終的目標是盡可能地使子系統之間的通信變得簡(jiǎn)單，以便系統設計人員可以集中精力解決真正的系統問(wèn)題，而不是解決工具帶來(lái)的問(wèn)題。

　　那么，評估互操作性時(shí)應該考慮哪些標準? 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)人員使用該平臺構建和定制系統的容易程度。 在設計包含多個(gè)供應商的IIoT系統時(shí)，一些可以讓用戶(hù)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、現場(chǎng)總線(xiàn)、OPC UA、EtherCAT、Modbus和IEC-61850;

　　· 支持多種數據文件類(lèi)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平臺的PTC SDK;

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

　　· 開(kāi)放且可擴展的API;

　　· 插件和附件，例如用于A(yíng)mazon Web Services的LabVIEW云工具包。

　　這些功能提供了多種跨技術(shù)數據通信選擇，可避免系統工程師隨著(zhù)系統的發(fā)展陷入設計瓶頸。 開(kāi)放式平臺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。 通過(guò)IIC測試平臺等共同努力成果，參與的公司正在集成來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，并為預測性維護和智能電網(wǎng)通信和控制等典型的IIoT應用創(chuàng )建參考架構。

　　這些伙伴關(guān)系可以通過(guò)NI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室的技術(shù)演示來(lái)展現。 該演示在一臺泵上執行資產(chǎn)健康監測，并結合了多家供應商的技術(shù)，包括：

　　· Flowserve—全流量系統解決方案;

　　· Hewlett Packard Enterprise—深度邊緣計算和遠程系統管理;

　　· NI—數據采集和特征提取;

　　· PTC—IoT平臺，包含用于企業(yè)系統的分析和增強現實(shí)(AR)功能;

　　· OSIsoft—數據管理和歷史庫。

　　圖4 Flowserve全流量系統解決方案

　　圖5 供應商開(kāi)發(fā)了NI測量平臺、OSI數據管理系統和PTC分析平臺等子系統間通信所需的驗證API

　　由于這種協(xié)作關(guān)系，這些供應商開(kāi)發(fā)了NI測量平臺、OSI數據管理系統和PTC分析平臺等子系統間通信所需的驗證API。 因此，準備開(kāi)發(fā)類(lèi)似系統的系統設計人員就會(huì )清楚這些子系統之間基本不會(huì )存在互操作性挑戰，從而放心地進(jìn)行開(kāi)發(fā)(如圖5)。

　　6結論

　　對于聲稱(chēng)能夠提供完整IIoT解決方案的供應商，企業(yè)領(lǐng)導者應該給予警惕。 因為一個(gè)完整的IIoT系統涉及從數據采集到增強現實(shí)等諸多技術(shù)領(lǐng)域的組件。 相反，所尋找的技術(shù)合作伙伴應該認識到與相鄰技術(shù)有效集成的重要性，并與其他廠(chǎng)商打好關(guān)系。