工业物联网(IIoT)有望彻底改变人们操作制造、能源和运输系统的方式。 但由于构成物联网的互联技术庞大且复杂,没有一家公司可以独立提供完整的企业 IIoT 解决方案(图 1)。

为了完整说明,我们来看一个 IIoT 系统架构。 IIoT 系统不仅仅是增加智能设备和传感器的数量,还包括透过分布式网络(包括边缘节点、本地 IT 和云端)来传输和管理大量数据(图 2)。
 


图 1 系统设计人员需要整合各类供货商来源的技术组件,用于构建特定应用所需的系统,以提高质量、产量、效率和安全性。

 


图 2 架构中许多不同的子系统和技术必须结合在一起,才能构建完整的解决方案。


要管理源于各类供货商的子系统,其中的通讯绝非简单的任务,从工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium, IIC)的通讯堆栈图便很好说明了这一点。 我们不仅要管理多层通讯标准与协议,且许多任务业垂直领域中(如制造或电网),都有自己的一套工业协议来进行规范(图 3)。

 


图 3 仍有许多已部署的传统 M2M,使用着各种专有协议,这也必须整合至系统中。


互操作性是成功的关键
正因为如此,在评估 IIoT 厂商的技术时,一个关键的标准是互操作性,即是在该技术边界来回传递信息的方便性。

信息可以通过四种方式传递:协议、数据文件、Web 服务和 API。 在 IIoT 系统中,系统的不同部分可能会使用不同的方法。 然而,最终的目标是尽可能地使子系统之间的通讯变得简单,让系统设计人员可以集中精力解决真正的系统问题,而不是解决工具带来的问题。

那么,评估互操作性时应该考虑哪些标准? 通常有两个方面:开放性和技术合作伙伴。

开放性平台改善技术功能限制
开放性是指开发人员使用该平台构建和订定系统的容易程度。 在设计包含多个供货商的 IIoT 系统时,一些可以让用户进行程序设计的功能:

1. 支持许多通讯协议,包括多种垂直工业协议,如 CAN、现场总线、OPC UA、EtherCAT、Modbus 和 IEC-61850。

2. 支持多种数据文件类型。

3. 软件开发组合(SDK)和模块开发组合(MDK),例如用于 ThingWorx 平台的 PTC SDK。

4. 开源实时操作系统,如 NI Linux Real-Time。

5. 开放且可扩展的 API。

6. 插件和附件,例如用于 Amazon Web Services 的 LabVIEW Cloud Toolkit。

这些功能提供了多种跨技术数据通讯选择,可避免系统工程师因系统发展而陷入设计瓶颈。 开放式平台有助于改善技术功能限制或仅支持一两种通讯协议所带来的局限性。

寻找技术合作伙伴
此外,供货商之间的合作伙伴关系可提供整合服务,进一步降低了整合相邻技术的风险。 通过 IIC 测试平台等共同努力成果,参与的公司正在整合来自多个领域的技术,并为预测性维护、智能电网通讯和控制等典型的 IIoT 应用建造参考架构。

这些伙伴关系可以透过 NI 工业物联网实验室的技术演示来展现。 该演示在一台帮浦上执行资产健康监测,并结合了多家供货商的技术,包括:

1.Flowserve-- 流量控制系统解决方案(图 4)

 

 

 


图 4 Flowserve 流量控制系统解决方案


2.Hewlett Packard Enterprise-- 深度边缘计算和远程管理

3.NI(National Instruments)-- 数据采集和特征粹取

4.PTC--IoT 平台,包含用于企业系统的分析和扩增实境(AR)功能

5.OSIsoft-- 数据管理和历史库

对于声称能提供完整 IIoT 解决方案的供货商,企业领导者应该给予警惕。 因为一个完整的 IIoT 系统将涉略从数据采集到扩增实境等诸多技术领域的组件。 反之,所寻找的技术合作伙伴应该认识相邻技术且掌握有效整合的重要性,并积极与其他厂商打好关系。