物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，五大連接難題及兩大解決方案！
2018-01-31 09:37:46 來(lái)源：物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù) 熱度:
萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，制造業(yè)對(duì)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用早已是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。雖然這種轉(zhuǎn)變是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，但就目前來(lái)看，加快轉(zhuǎn)變的速度早已給企業(yè)帶來(lái)了巨大的壓力。此前，惠普企業(yè)聯(lián)合世界物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)（the Industry of Things World Conference ）進(jìn)行了一項(xiàng)深入的調(diào)查。通過本次調(diào)查，旨在了解過去12個(gè)月中，眾多企業(yè)推出的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目取得了多大的進(jìn)展。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，只有53％的受訪者認(rèn)為他們的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目達(dá)到或者超過了預(yù)期的目標(biāo)；其余的47％表示他們的目標(biāo)還沒有達(dá)成。
眾所周知，一家企業(yè)并不是通過購(gòu)買技術(shù)就能輕松進(jìn)軍工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域或者輕易完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)完整的架構(gòu)，在這個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)中，一個(gè)組織內(nèi)部包含的各種節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行無(wú)障礙的溝通。這一切也要求其內(nèi)部有一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)以及新的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)來(lái)創(chuàng)建IT和OT的融合。
當(dāng)然，我們目前面臨著一個(gè)關(guān)鍵且普遍的問題，那就是缺乏對(duì)設(shè)備連接的理解。由于這個(gè)問題的存在，即使所有終端設(shè)備都連接上了網(wǎng)絡(luò)之后，還有更多問題隨之而來(lái)。舉個(gè)例子，在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)之后，我們沒有一個(gè)簡(jiǎn)單可用的工具來(lái)管理這些設(shè)備，通常也就沒有能將數(shù)據(jù)、信息從一種語(yǔ)言中提取并用另一種語(yǔ)言表示的方法。 可以說(shuō)，當(dāng)下的可編程邏輯控制器（PLC）數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換成企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)就存在著這種隔閡。這一問題只是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中會(huì)遇到的種種問題中的一小點(diǎn)。
本文的目的是，讓讀者了解到關(guān)于連接難題的五大要點(diǎn)，同時(shí)提出了兩大解決方案：
設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，本就是一個(gè)艱巨的任務(wù)
在問題初顯時(shí)，許多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廠商都趨向于將這些問題視若無(wú)睹。一旦制造商決定冒險(xiǎn)嘗試，這些企業(yè)就會(huì)突然意識(shí)到，原本打算連接到所有不同設(shè)備的計(jì)劃，這些設(shè)備涉及了傳統(tǒng)的、現(xiàn)代的終端，有封閉的和開源的軟件，因此這個(gè)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)起來(lái)是非常困難的，更糟糕的情況是導(dǎo)致嚴(yán)重的延遲，最終打亂了最初的計(jì)劃時(shí)間表。
如果你曾經(jīng)為工廠里設(shè)計(jì)過系統(tǒng)，那么你就會(huì)了解，在這些工廠系統(tǒng)里連接、集成了各種各樣的應(yīng)用程序簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)噩夢(mèng)。這么做的后果是，哪怕一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)收集任務(wù)都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，最終需要數(shù)周的時(shí)間來(lái)修護(hù)。
車間不斷提高的復(fù)雜性
我們知道，沒有一個(gè)單一的連接技術(shù)就可以將所有東西連接在一起。隨著時(shí)間的推移、技術(shù)的演進(jìn)，工業(yè)車間也在不斷發(fā)展。車間內(nèi)所應(yīng)用到的技術(shù)的進(jìn)步也意味著車間內(nèi)部更高的復(fù)雜性。這種復(fù)雜性并不會(huì)消失，甚至?xí)S著時(shí)間推移而增加。因此，工廠車間混合了各種設(shè)備品牌，這些終端設(shè)備有著不同的支持協(xié)議和不同的專有數(shù)據(jù)集。
因此，需要企業(yè)擁抱車間不斷提高的復(fù)雜性，這也意味著企業(yè)接受在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案中有很多移動(dòng)部件、終端。只有將這些部件、終端連接在一起才能取得更大的收獲。對(duì)企業(yè)工作人員來(lái)說(shuō)，為了更好的駕馭這樣的解決方案，他們需要更專業(yè)的知識(shí)。這些工作人員不應(yīng)該將其視為一個(gè)復(fù)雜的補(bǔ)丁系統(tǒng)。
系統(tǒng)延遲問題凸顯
為了更好的解決系統(tǒng)的復(fù)雜性，或許企業(yè)可以選擇開放平臺(tái)通信（open platformcommunications ，OPC）。OPC旨在為工業(yè)自動(dòng)化提供標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，要求輪詢接收來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)。輪詢是指系統(tǒng)必須以預(yù)設(shè)速率向設(shè)備詢問數(shù)據(jù)的位置，例如每秒一次或每半小時(shí)一次。
OPC需要多個(gè)步驟來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，并不是簡(jiǎn)單地從A點(diǎn)到B點(diǎn)。典型的路徑如下所示：從PLC到OPC服務(wù)器再到OPC客戶端，然后，OPC客戶端將其發(fā)送到本地服務(wù)器或云網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用和處理。
為了進(jìn)一步添加到多級(jí)過程中，PLC必須與其他任何事物或軟件應(yīng)用程序分開連接。連接必須從PLC 1輸入事物1，PLC 1輸入事物2，依此類推。然后將PLC數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼RP軟件中：PLC 1到ERP軟件1，ERP軟件2等的連接需要代碼。
毫無(wú)疑問，向所有這些層添加輪詢，這將導(dǎo)致巨大的延遲。
收集上來(lái)的數(shù)據(jù)并不總是準(zhǔn)確的
OPC無(wú)法提供保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的功能，需要投入額外的工作來(lái)達(dá)到目的。
以一家位于佛羅里達(dá)州的制藥公司為例，此前該公司正面臨著如此挑戰(zhàn)。OPC用于輪詢?cè)O(shè)備，這些設(shè)備通常在每次生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)接收到3000個(gè)數(shù)據(jù)包，系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)驗(yàn)證哪個(gè)數(shù)據(jù)包是成品批次的正確匹配。為了解決該問題，該公司的工程團(tuán)隊(duì)編寫了大量復(fù)雜的自定義代碼來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)源和接收端進(jìn)行雙重檢查，以確保達(dá)到數(shù)據(jù)匹配的目的。
傳統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)代設(shè)備之間的信息交換問題
消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸（MQTT）正迅速成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最好的協(xié)議選項(xiàng)之一，目前許多的終端設(shè)備也支持MQTT協(xié)議。采用MQTT協(xié)議的唯一方法是購(gòu)買支持MQTT協(xié)議的設(shè)備，但是可想而知，并沒有人愿意為了獲得支持MQTT協(xié)議的設(shè)備而淘汰掉那些已經(jīng)使用了20或30年且還能繼續(xù)使用的傳統(tǒng)設(shè)備。
只有當(dāng)企業(yè)想添加全新設(shè)備的情況下，比如市場(chǎng)上最熱門、最新傳感器時(shí)，企業(yè)才有可能會(huì)考慮購(gòu)買基于MQTT協(xié)議設(shè)計(jì)的傳感器。這么一來(lái)，企業(yè)將不得投入額外的工作，使MQTT設(shè)備與其原本的傳統(tǒng)設(shè)備能夠一起工作。這對(duì)于一個(gè)擁有成千上萬(wàn)個(gè)設(shè)備的企業(yè)來(lái)說(shuō)，其可能只有10臺(tái)支持MQTT協(xié)議的設(shè)備，而將所有設(shè)備遷移到MQTT上將是一個(gè)非常緩慢的過程，并且不一定能夠解決已聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及全新設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的遺留問題。這就意味著，系統(tǒng)需要更多的自定義編碼。
然而，企業(yè)在眾多問題面前，并非無(wú)計(jì)可施。下文將提出兩種解決方案：
避免自定義代碼使用以數(shù)據(jù)為中心的IIoT軟件將設(shè)備直接映射到應(yīng)用程序（或其他設(shè)備）
這看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是你可能已經(jīng)意識(shí)到事情并不像你期望的那樣能夠即插即用。
許多IIoT平臺(tái)專注于分析，但由于其接入的設(shè)備無(wú)法快速收集上來(lái)數(shù)據(jù)，所以這些平臺(tái)嚴(yán)重缺乏數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這些以分析為重點(diǎn)的IIoT平臺(tái)仍舊是一個(gè)分析平臺(tái)，只是如果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，平臺(tái)交付的分析結(jié)果實(shí)際上也是無(wú)效的。
為了解決這個(gè)問題，你需要將PLC等設(shè)備直接映射到應(yīng)用程序。以數(shù)據(jù)為中心的IIoT軟件平臺(tái)就是為此而設(shè)計(jì)的。無(wú)論通信協(xié)議如何，它都可以將傳統(tǒng)設(shè)備和現(xiàn)代設(shè)備進(jìn)行合并，并為所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用程序提供中央數(shù)據(jù)管道，使企業(yè)可以完全控制數(shù)據(jù)的使用方式、時(shí)間和位置。
本地驅(qū)動(dòng)程序—超越API，OPC和MQTT
不要被應(yīng)用程序接口（API）和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議會(huì)給你靈活性的想法而吸引住，這其實(shí)更像是為API，OPC和MQTT而做的廣告。
每個(gè)IIoT平臺(tái)都有針對(duì)API，OPC和MQTT的標(biāo)準(zhǔn)工具，但是它們通常沒有很多本地驅(qū)動(dòng)程序。一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的平臺(tái)將有大量的本地驅(qū)動(dòng)程序，這些驅(qū)動(dòng)程序可以避免在企業(yè)內(nèi)部工程師編寫自定義代碼。得益于此，企業(yè)的終端設(shè)備可以在幾天內(nèi)就能得到改善，而不需要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間。
責(zé)任編輯：靳玉鳳
