隨著運(yùn)營(yíng)和信息技術(shù)的角色在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中逐漸重疊，融合運(yùn)營(yíng)技術(shù)/信息技術(shù)（OT/IT）的解決方案變得越來(lái)越有必要,。
”
對(duì)于以自動(dòng)化為重點(diǎn)的制造業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)來(lái)說(shuō),，越來(lái)越多地使用數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)分析洞察力,，推動(dòng)傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）與信息技術(shù)（IT）融合，創(chuàng)造了對(duì)更多聯(lián)合實(shí)施的需求,。作為對(duì)這些需求的響應(yīng),，硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)方面的商業(yè)進(jìn)展已被越來(lái)越多地采用到工業(yè)平臺(tái)中,。
這些趨勢(shì)是由可用的技術(shù)和成熟的最終用戶推動(dòng)的,，他們希望獲得與消費(fèi)者應(yīng)用同樣的靈活性和便利性,。然而，在將 OT 與 IT 融合的道路上會(huì)有一些坎坷,。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）依賴于 OT 和 IT 領(lǐng)域中協(xié)調(diào)良好的產(chǎn)品和性能,。為了使 OT 和 IT 逐漸重疊的角色發(fā)揮最大效力，有必要合并 OT 和IT學(xué)科的優(yōu)勢(shì),。研究這些學(xué)科的優(yōu)勢(shì)是什么,，以及如何將 OT/IT 解決方案融合在一起，從而使得融合后的優(yōu)勢(shì)大于二者的獨(dú)立應(yīng)用,，這種研究是非常有價(jià)值的,。
尋求突破的 OT 和 IT
一個(gè)現(xiàn)實(shí)是，在 OT 和 IT 環(huán)境中進(jìn)行的工作受到了特有的限制,。一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是 OT 和 IT 使用的傳統(tǒng)硬件和軟件解決方案是從不同的出發(fā)點(diǎn)演變而來(lái)的,。它們由不同的人群使用，他們的目標(biāo)和技能組合并不相同,。當(dāng) OT 和 IT 專家接觸到另一群體使用的基本工具時(shí),，他們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己不能運(yùn)用這些工具。
OT 工具的產(chǎn)生主要是面向本領(lǐng)域的專業(yè)人員,，
自動(dòng)化設(shè)計(jì)和物理設(shè)備往往受到能力的限制,，需要控制工程師應(yīng)用受限的熟悉的知識(shí)來(lái)開發(fā),。梯形圖邏輯、結(jié)構(gòu)化文本（ST）和功能塊圖（FBD）是 OT 行業(yè)用來(lái)管理可編程邏輯控制器（PLC）,、分布式控制系統(tǒng) （DCS）,、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和其他典型 OT 應(yīng)用的
IT 工具產(chǎn)生于另一領(lǐng)域,，既面向于軟件和計(jì)算機(jī)工程師的。最近,，包括云開發(fā)人員,、數(shù)據(jù)工程師和數(shù)據(jù)科學(xué)家在內(nèi)的其他人員也開始參與進(jìn)來(lái)。將應(yīng)用程序限制在一個(gè)小的邊緣設(shè)備上的想法對(duì) IT 界來(lái)說(shuō)是陌生的,，就像開發(fā)一個(gè)基于 C 語(yǔ)言或 Java 語(yǔ)言的應(yīng)用對(duì)于一 些 OT 專家來(lái)講也是一樣陌生的,。
數(shù)據(jù)推動(dòng)了 OT/IT 的融合
從通用的數(shù)據(jù)中獲得洞察力的需求，正在使用于采集,、分發(fā)和分析數(shù)據(jù)的工具被強(qiáng)制融合——這種融合需要使用 OT 和 IT 的應(yīng)用,。起初，面向 IT
OT 應(yīng)用從全天候運(yùn)行的機(jī)器中產(chǎn)生大量的"小數(shù)據(jù) ",。總的來(lái)說(shuō),，一個(gè)工業(yè)設(shè)施可以創(chuàng)造的" 大數(shù)據(jù)" 大大超過(guò)消費(fèi)者應(yīng)用,，甚至是那些擁有數(shù)百萬(wàn)用戶的
▎圖 1 ：眾多的工業(yè) " 小數(shù)據(jù) "
某些 OT 應(yīng)用，如歷史數(shù)據(jù)庫(kù),，已經(jīng)發(fā)展到通過(guò)內(nèi)置壓縮算法和非常高速的索引數(shù)據(jù)訪問(wèn)來(lái)高效地存 儲(chǔ)這些數(shù)據(jù),。將如此大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到云端并存儲(chǔ)在那里是非常麻煩和昂貴的,。典型的云計(jì)算軟件工具在存儲(chǔ)和訪問(wèn)速度方面的效率不高,，因此與基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)的交互對(duì)于分析一臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)集來(lái)說(shuō)也是較少能夠被接受的。
另一方面,，IT 工具通過(guò)使用軟件基礎(chǔ)設(shè)施中內(nèi)置的并行計(jì)算技術(shù),，在分析整個(gè)資產(chǎn)數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)集方面更有效率。解決性能方面 的挑戰(zhàn)通常就像在系統(tǒng)中增加一個(gè)額外的服務(wù)器一樣簡(jiǎn)單,。同樣,，IT 基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)是為了向全部用戶提供信息，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了瀏覽器,、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和移動(dòng)設(shè)備,，向人們提供信息，而不必考慮物理位置,。
最后一點(diǎn)是,，OT 應(yīng)用往往需要系統(tǒng)始終連續(xù)運(yùn)行，因?yàn)槿魏喂收隙紩?huì)導(dǎo)致設(shè)備和生產(chǎn)停工,。另一 方面,，基于 IT
融合邊緣計(jì)算 / 云工具在一 個(gè)平臺(tái)
為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，開發(fā)工具正在融合 OT 和 IT 的最佳使用性能,，通過(guò)轉(zhuǎn)移到位于邊緣的平臺(tái),，該平臺(tái)可以獨(dú)立使用或與基于云的工作相結(jié)合。出于需要,，OT 和 IT 應(yīng)用和用戶現(xiàn)在正在共享邊緣平 臺(tái),，這已成為工業(yè)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵因素（圖 2）,。
▎圖2 ：OT 和 IT 人員創(chuàng)建 IIoT 解決方案所需的應(yīng)用程序最好部署在邊緣設(shè)備上。
IT 用戶了解在邊緣執(zhí)行分析的好處,，被設(shè)計(jì)成高保真度和低延遲的關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)和架構(gòu)始終是可靠的,。對(duì)于全廠、多個(gè)工廠和整個(gè)企業(yè)集團(tuán)級(jí)別的分析,，數(shù)據(jù)必須被傳輸?shù)礁呒?jí)別的系統(tǒng),。邊緣平臺(tái) 非常適合將每個(gè)站點(diǎn)合適的數(shù)據(jù)子集傳送到基于云的平臺(tái)，然后在云平臺(tái)可以使用大規(guī)模的并行計(jì)算架 構(gòu)來(lái)獲得大數(shù)據(jù)洞察力,。當(dāng)與基于云的系統(tǒng)失去連接時(shí),，邊緣平臺(tái)通常在本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，直到與云平臺(tái)的連接恢復(fù),。
OT 用戶也正在采用更常見的面向 IT 的開發(fā)工具,，如 NodeRED 和 Python，它們現(xiàn)在可以在邊緣硬件設(shè)備上運(yùn)行,。他們正在使用這些工具和其他工具來(lái)開發(fā)以 OT 為重點(diǎn)的應(yīng)用程序,，以減少停 機(jī)時(shí)間、預(yù)測(cè)故障和提高生產(chǎn)效率,。這些工具在分析和儀表盤應(yīng)用方面比傳統(tǒng)的 OT 選項(xiàng)更強(qiáng)大,，而且它 們能夠創(chuàng)建先進(jìn)的 IIoT 應(yīng)用。
這種級(jí)別的 IT/OT 平臺(tái)融合的證據(jù)是在邊緣出現(xiàn)的 IT 協(xié)議,， 例如消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議（MQTT）,、高級(jí)信息隊(duì)列協(xié)議 （AMQP），以及最近采用的 OPC UA（一種傳統(tǒng)的 OT 協(xié)議）,，用于傳輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)到 IT 應(yīng)用,。
利用 OT 和 IT 的優(yōu)勢(shì)賦能自動(dòng)化
邊緣控制的硬件產(chǎn)品將繼續(xù)發(fā)展，以支持 OT 和 IT 用戶在開發(fā),、部署,、操作和優(yōu)化系統(tǒng)時(shí)希望得到更好結(jié)果。例如,，經(jīng)典的 OT 工具允許儀表盤上的圖形對(duì)象,，如轉(zhuǎn)速表，可以根據(jù)需要進(jìn)行拖放,、鏈接和移動(dòng),，但要在相對(duì)受限的情況下進(jìn)行。在 IT 領(lǐng)域內(nèi),，開發(fā)人員可以以任何方式創(chuàng)建這樣的對(duì)象,，但這往往需要定 制化。
OT 和 IT 融合的演化必須使 OT 和 IT 人員更容易訪問(wèn)所有這些元素。它需為 OT 工程師量身定做,，同時(shí)融入必要的 IT 技術(shù)的 先進(jìn)性,，能夠快速將信息傳遞給正確的人而不管他們?cè)谀睦铩T 系統(tǒng)提供了最好的運(yùn)行可靠性,， 但對(duì)于更高級(jí)的計(jì)算,，如對(duì)于企業(yè)集團(tuán)級(jí)別的分析并不理想。IT 系統(tǒng)最適合用于分析目的,，并且可以跨越多個(gè) OT 裝置,。通過(guò)在 云 / 邊緣基礎(chǔ)設(shè)施中無(wú)縫共享邊緣設(shè)備，OT 和 IT 分析可以在同一數(shù)據(jù)上進(jìn)行,。
必須解決 OT 和 IT 人員的易訪問(wèn)性問(wèn)題,，以便所有學(xué)科都能舒適地使用所涉及的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。這也包括快速創(chuàng)建,、使用和重新使用結(jié)合了 OT 和 IT 原理的 IIoT 應(yīng)用程序的能力。
邊緣產(chǎn)品和工具需要保留 OT 用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化和與輸入 / 輸出（I/O）連接的傳統(tǒng)系統(tǒng)的強(qiáng)大可靠的操作功能,，同時(shí)讓工廠操作和維護(hù)人員可以使用,。然而，在每個(gè)單獨(dú)的使用點(diǎn)管理邊緣應(yīng) 用是一個(gè)問(wèn)題,。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,，可以利 用 IT 概念，使邊緣應(yīng)用像 IT 應(yīng) 用一樣被集中管理,，使它們能夠保持最新的軟件版本和安全更新，然后輕松地自動(dòng)分發(fā)到使用它們的邊緣節(jié)點(diǎn),。全面和無(wú)縫訪問(wèn)以 IT 為中心的功能,，如網(wǎng)絡(luò)、云處 理和先進(jìn)的計(jì)算和可視化選項(xiàng),，應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)是必須的,。
OT/IT 的融合 ：3 個(gè)邊緣控制自動(dòng)化舉例
在客戶看來(lái)，一些軟件產(chǎn)品 和服務(wù)是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和被保護(hù)的,，而另一些則是公開的,。前者比后者有更好的定義和更高級(jí)別的保護(hù)，但一般來(lái)說(shuō),，前者的成本更高,，靈活性更差。這兩種方法都可行,，有時(shí)需要結(jié)合使用,。
同樣，今天的工業(yè)自動(dòng)化平臺(tái)和工具在 OT 方面有足夠的嚴(yán)謹(jǐn)性，而在結(jié)合 IT 技術(shù)方面有足夠的自由度,。請(qǐng)參考下面 3 個(gè)例子 ：
1
邊緣控制器
提供可靠的硬件,，在許多方面與傳統(tǒng)的 PLC 技術(shù)相似，但可擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算（圖 3）,。
2
邊緣堆棧
在 IT 界有許多軟件選擇,，但精心策劃的對(duì)邊緣 項(xiàng)目最有用的軟件元素堆棧可以大大簡(jiǎn)化 IIoT 的實(shí)施,。
3
邊緣網(wǎng)絡(luò)
這是設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò),，如工業(yè)以太網(wǎng)、OPC UA 和 其他特定的工業(yè)協(xié)議,，對(duì)于采集源數(shù)據(jù)是必需的,。其他對(duì) IT 更友好的協(xié)議，如 MQTT,，則需要有效地將數(shù)據(jù)傳遞給更高層次的,、面向 IT 的系統(tǒng)。盡管網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在扁平化,，但邊緣計(jì)算在協(xié)調(diào)這兩種類型的網(wǎng)絡(luò)方面扮演著關(guān)鍵 角色,。
隨著越來(lái)越多的最終用戶踏上數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅，他們需要合適的平臺(tái)和工具來(lái)構(gòu)建 IIoT 應(yīng)用,。一個(gè)成功的 OT 和 IT 系統(tǒng)演進(jìn)創(chuàng)建了無(wú)縫融合,，并產(chǎn)生一個(gè)邊緣解決方案，這種方案從使用中提取技術(shù),，可為最終用戶提供方便的訪問(wèn)和擴(kuò)展功能,。