避免掉進IIoT“陷阱”——規(guī)劃和部署IIoT的五大問題清單
2023-2-24新聞
圖片來源：Interstates
作者 | Alan Raveling
五組問題，可作為工業(yè)物聯網（IIoT）規(guī)劃和部署、智能制造或工業(yè)4.0自動化應用項目的檢查表。
工業(yè)物聯網（IIoT）是智能制造、工業(yè)4.0以及其它自動化和控制趨勢的關鍵組成部分。盡管這個術語可能被過度使用，但下述問題可以作為工程師和相關人員在規(guī)劃、部署和應用等IIoT各個階段的問題清單模板。
01
從數據中獲得前瞻性見解
從其核心來看，IIoT可以看做是一個眾多組件的集合，這些組件收集數據并將其傳輸到應用程序，然后分析和處理這些數據，以獲得有用的信息。利用這些數據，可以深入了解設備的運行性能（作為預測分析的一部分），提供機器學習或統計分析包，或實現豐富的趨勢或歷史圖表和圖形。
通過更多設備來收集更多的數據，工程師、統計學家、數據科學家和其它參與設備設計和運營的人員，可以更全面地了解導致停機、報廢和產品質量差的問題。從這些數據中獲得的見解，使組織能夠從被動應對轉變?yōu)橹鲃庸芾怼?/p>
擁有數十、數百或成千上萬傳感器和數據采集器，并不意味著就是一個完整的IIoT解決方案，它還需要包括處理數據的傳輸機制和軟件包。制定IIoT戰(zhàn)略必須包括數據通信要求、部署標準以及對所有權、支持或維護的期望。
在您的組織中，IIoT設備是否可以使用與可編程邏輯控制器（PLC）和人機界面（HMI）相同的網絡？設施所在的區(qū)域，是否存在4G/5G無線網絡，IIoT設備是否可以使用這些無線網絡？是否允許使用其它無線協議，如低功耗藍牙（BLE）或LoRaWAN？必須根據組織內制定的哪些安全策略或要求來評估這些解決方案？
02
評估數據來源
當面臨某些工程挑戰(zhàn)，而IIoT解決方案似乎適合時，最終設計有幾個影響因素。工程師首先應評估數據源。
1.是否需要安裝新的傳感器或儀表？如何解決設備的電源和通信布線問題？
許多IIoT設備可以使用電池供電，根據占空比的不同，使用壽命從1年到5年不等。一些設備可以使用安裝點的能源自行供電。
2.該數據有哪些可能的格式，如MQTT、4-20mA、REST API、RS232、JSON和RS485？是否需要對數據進行任何翻譯或轉換？如果是這樣，在哪里轉換？
為了節(jié)省通信時間和能源，傳感器可能會傳輸一個緊湊的比特流，然后需要將其分解為單獨的數據字段。
3.每10秒或10分鐘就需要更新一次數據嗎？在每個通信周期內，發(fā)送多少數據？
例如，使用LoRaWAN，單個設備在給定時間內可以發(fā)送的數據量有上限，帶寬通常以單個或低兩位千比特每秒（kbps）速率進行測量。如果使用蜂窩調制解調器，一個月生成的數據量至關重要，了解這一點可以避免超載或其它罰款。
4.數據源和傳感器之間的距離是以碼/米還是英里/公里為單位測量的？現有的遠程網絡是否到位，或者是否需要創(chuàng)建一個新的網絡？
地形、空間中使用的其它頻率，或物理基礎設施和設備可能會影響不同通信協議的使用范圍。這可能會阻塞或減少設備的有效范圍。
03
確定如何處理IIoT數據
接下來，工程師必須確定如何處理生成的數據。這些數據點的關聯、存儲和時間戳，都對信息的有效使用至關重要。
1.將傳感器與特定部件、設備或區(qū)域關聯的策略是什么？誰來跟蹤已部署IIoT設備的庫存及其位置？
它們是資產，必須按照與網絡連接的其它設備相同的政策和程序進行管理。
2.數據將存儲在何處以及如何存儲？是轉到基于云的服務還是傳輸到本地數據庫？如何解決無法訪問互聯網的問題？
在選擇數據存儲解決方案時，請考慮每天生成的數據量以及必須存儲的數據量。
3.如何同步每個IIoT設備的時間或數據生成事件？可接受的IIoT設備之間的時間差是多少？
蜂窩設備使用網絡時鐘，而無線或有線網絡設備可能使用網絡時間協議（NTP）。設備間的時間差只有幾秒鐘。
4.每個IIoT設備報告使用何種時間格式？是否需要轉換時間戳？
一些設備以Epoch格式列出時間（自1970年1月1日起過去的秒數），一些設備以UTC記錄時間，而其它設備則根據本地時區(qū)列出時間。日期和時間必須采用相同的格式，以便應用程序處理、比較和分析設備提供的數據和信息。
01
考慮IIoT數據的可用性
由于數據現在保存在數據庫或其它系統中，工程師必須考慮其使用或可訪問性。
1.只能通過IIoT軟件解決方案訪問數據，還是也可以訪問驅動軟件的表格和數據庫？
一些供應商或解決方案提供商僅提供基于網絡或前端的訪問。這種訪問允許進行分析或可視化，但不允許將數據集成到其它內部解決方案中。
2.軟件是在基于云的平臺中，還是在組織的環(huán)境中運行？正常運行時間能保證嗎？如果IIoT解決方案在1小時或1天都不可用，會產生什么影響？
隨著這些IIoT解決方案的數據和分析變得越來越重要，組織可能需要決定：如果IIoT系統離線，是否應該繼續(xù)運行設備。
3.誰有權訪問，訪問權限有哪些？是否允許合作伙伴、承包商或第三方訪問數據？
工程師應與組織的IT或安全團隊合作，以了解數據共享、傳輸數據以及集成到現有的身份和訪問管理系統中的任何要求。
05
評估對IIoT設備的支持和管理
隨著IIoT設備和潛在網絡或網關就位，工程師應評估對這些設備的支持和管理。
1.誰來負責應對設備故障或停機？
例如，電池供電設備的壽命有限，應定期進行維護以更換電池。
2. IIoT設備是否有備品備件，存儲在哪里？更換故障設備需要多長時間？組織內誰知道如何執(zhí)行這些任務？
某個區(qū)域的技術人員可能需要接受額外的培訓或文件，以便他們更換這些部件。
3. IIoT設備預期壽命是多少？兩三年后是否有可用的備品備件，確保能夠更換現有硬件？
組織可能需要根據IIoT領域每年發(fā)生的快速變化來評估其戰(zhàn)略。新的特性或功能可以提供足夠的價值，以推動定期更換。
IIoT可以使組織做出更明智、更快的決策，并通過提高效率、節(jié)約成本或避免額外的成本來提升價值。盡管本文提出的問題比回答的問題更多，但通過這些問題和注意事項，將得到一個更加穩(wěn)健和全面的解決方案，避免在沒有準備的情況掉進IIoT的“陷阱”。
關鍵概念：
■ 從 IIoT 數據中獲得前瞻性見解，并評估數據源。
■ 確定如何處理 IIoT 數據，考慮 IIoT 的可用性。
■ 評估對 IIoT 設備的支持和管理。
思考一下：
您的企業(yè)如何制定詳細的 IIoT 解決方案？
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