Key Elements for Effective IIoT Implementation
有效實施 IIoT 的關鍵要素
來源：OFweek 工控網
工業自動化屬於一個較寬泛的技術框架範疇，且從工業網路，和行動電腦處理技術中受益良多。此類技術的組合將有助於將「互聯工廠」、「工業4.0」和工業物聯網 (IIoT) 從概念變為現實，但在逐一實現此類概念的過程中，會引起一系列的困惑，讓人覺得對相關的實施工作無從下手。
本文透過對此類概念介紹，列舉了組織在制訂，某一行業之有效的實施策略過程中，應考慮的關鍵因素，並探討了連接、監測和控制操作，所帶來的營運優勢。
過去 20 年，科學技術日新月異。其中，工業網路和行動計算持續影響著製造業。這些技術幫助全球製造商和組織將諸如「互聯工廠」、「工業4.0」和工業物聯網 (IIoT) 的設想轉變為現實。不過，這些概念又有什麼區別?本白皮書將首先定義這幾個概念，並隨後解釋組織在設計一個有效的實施策略時，需要考慮的關鍵要素，同時闡釋實現連接、監測和控制營運的優勢。
概念定義
什麼是互聯工廠？
互聯工廠是一種對製造環境的構想，根據這種構想，每台機器都能與工廠內，和其他遠端地點的所有其他機器與設備相互通信。互聯工廠目的在連接、監測和控制，幾乎任何地點的任何設備，提升營運生產率和盈利能力。
什麼是工業 4.0？
根據維基百科說明，工業 4.0 是「一個為價值鏈組織使用的技術和概念的集合名詞」。這個詞最先見諸於德國政府關於第四次工業革命的高科技策略計劃，其基礎是高度互聯工廠內部，及工廠間生產資源的動態優化。
什麼是工業物聯網 (IIoT)？
類似於互聯工廠和工業 4.0，IIoT 意味著組織可以連接包括舊有設備在內的多個不同設備，並讓它們相互之間實現「對話」。通過收集、分析並利用來自新的和遺留設備的數據，組織能夠提高效率並獲得競爭優勢。
設計一個有效的實施策略
當今許多組織都迫切希望，實施互聯工廠、工業 4.0 和 IIoT 概念，從而實現諸多益處，例如降低營運成本、實現更好的可視性和控制能力等。然而對於大部分組織來說，建設全新設施或「推倒舊有的一切重新來過」既不現實，成本也不划算。因而，眾多解決方案都是在不影響，日常營運的前提下利用原有設備、巧妙佈署組件，實現擴展的監測和控制。升級設施時，應盡早設定預期，這一點很重要。
儘管網路中的每件設備都有 IP 地址，但這不等於你能夠使用行動設備登錄每一個面板儀表、水泵和變頻器。要使設施進入 21 世紀，其中包含了若干個核心基本法則，這些法則可以確保實現順利過渡並提供訪問、監測與控制各地所傳來資訊的能力。
設計一個有效的實施策略的第一步，便是要深入瞭解組織營運環境，以及構成營運環境的設備、應用程序和過程。在付諸行動之前，組織應考慮以下 5 大關鍵因素：
1. 舊有設備
將庫存設備聯網。這些設備的使用年限如何？它們是否需要更新換代？舊有設備是否能夠與更新後的設備通信？這將花費多少時間和成本？什麼樣的高成本效益解決方案，可以妥當處置現有的基礎設施？
2.協議/通信
在設備中，網路裝置正在使用的通信協議是什麼？有幾個正在使用？是否需要改變通信協議，使設備能夠與環境中的其它設備通信？你工作場所使用什麼類型的傳輸媒介？是光纖電纜？串口通信 (RS-232/422/485)？還是銅質端口？
3.位置/環境
你的設施位於何處？如果你的設備位置偏遠，是否能夠透過蜂窩網路監控?你的位置是否可以連上 3G 或 4G/LTE 網路？倘若不能，是否允許寬頻或光纖連接？此外，建築物內的整體環境如何？是否炎熱且布滿灰塵，抑或是可控的溫度環境？是否存在頻繁振動？你正在使用的工業級設備，是否具備大環境評級和工業認證？
4.安全性
Business Insider Intelligence 的最新調查顯示，39% 的高層受訪者認為，隱私和安全性是物聯網投資的最大障礙。安全性則是受訪者最常提及的擔憂因素。雖然這項調查是針對物聯網中的所有項目，但對於工業物聯網來說，安全性同樣是重要的考慮因素。當敏感數據被收集和傳播的時候，應如何保護它們？收集、監控、處理和儲存工業物聯網數據的系統，採用了什麼安全保護措施？你需要瞭解哪些與保護數據和資訊相關的法規？
5.員工
隨著更多有技術門檻的設備添加到你的網路，你是否有合適的 IT 員工，和掌握熟練技術的其他員工，以幫助你在工廠中實施安裝和監控任務？是否需要軟體或遠端監控裝置，在其他地點對設備進行監控？
一旦萬事俱備，則組織應逐步實現以下三點：
·使設備之間能夠通信
·確保整個設施的營運效率
·提供可讓設備通信的安全平台
使設備之間能夠通信
在有些工廠中，驅動器、感測器、可程式邏輯控制器 (PLC)、面板儀表和其他自動化設備，可能已使用多年，甚至是幾十年。要實現互聯工廠，其中的難點在於如何讓這些設備，透過採用 RS232 / 422 / 485 串行電纜，專屬的通信協議進行通信。儘管這些串行協議比較高效，但在過去往往是為特定應用而制定的。許多這些應用並不包括透過 TCP/IP 網路進行 24/7 監測的功能。為了將這些設備納入互聯工廠、工業 4.0 和 IIoT 的框架內，組織的工程師必須首先確保，設備能夠與工廠內的其他設備通信。現在，公司可選擇在現場使用支持不同協議的高級 HMI、協議轉換器和其他自動化產品，以連接來自不同製造商的設備。這些 c c 在通信時，無需考慮實體媒介，可提供流暢的工業傳輸和多協議支持。
確保整個設施的營運效率
實現營運效率的渠道多種多樣，其中之一是使用從生產線監測點收集的數據，以最大限度減少浪費和停機時間。隨著技術的持續改進，這些狀態點將包括來自更廣泛來源的更多資訊。管理型乙太網交換機，將能夠以生產線上感測器，報告產品狀態的相同方式，來報告整個設施中的數據流。
這種擴大收集營運數據的做法，使組織能夠透過可視化管理解決方案，獲得隨時待用的數據，從而收集、記錄和顯示重要的關鍵績效指標 (KPI) 和安燈 (Andon) 資訊。即時顯示這種關鍵績效數據，有助提高生產率和增加產量。這個概念不局限於在組織內進行連接、通信和監測，還能外延至供應和分配鏈，從而全面呈現完整的營運情況。
提供可讓設備通信的安全平台
路由器佈署在網路中，以限制特定類型的網路流量，或傳輸至特定用戶的網路流量，將網路攻擊的風險降至最低。另一種技巧是實施 NAT (網路地址轉換)。NAT 是一種針對入站訪問掩蓋網路設備的技術，但不會影響網路中的流量。最後，VPN 設備還透過創造傳輸敏感數據的虛擬「隧道」，確保工廠到工廠、供應鏈到工廠，或工廠到經銷商的通信安全。
總體實施優勢
互聯工廠、工業 4.0 和/或 IIoT 模式的效率，並非衍生自連接的絕對數量，而是來自高價值的連接，以及設備與人之間，和諧對話所產生的競爭優勢。與操作員、控制系統和軟體應用的無縫通信，加之實用的網路選項和支持本地功能與協議，為從工業設備提取數據，提供了非凡的意義。
這些功能將自動化和遠端管理提高到了新境界，使該設想成為現實。各組織採用專門設計的支持組件，將所有設施精密地整合統一網路，實現連接、監測和控制功能，以獲得以下優勢：
·延長設備使用壽命： 網路強大的協議轉換功能，提升原有設備的價值。
·改進流程透明度： 網路數據記錄和通信功能，洞察設備狀態並提高生產力。
·將控制功能拓展至網路邊緣：透過設備端的控制功能，擴展系統管理，替代了原有中控室的控制方式
這些優勢不僅能顯著降低總擁有成本，加快設備佈署進度，還能為各種應用提供更穩定的端對端功能。
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