智慧工廠物聯網解決方案，工業 4.0
將巨大的 ICT 系統轉化為網路實體系統（cyber-physical systems），應對安全挑戰，並保持高效益成本。這些只是我們在為製造業開發複雜的物聯網解決方案時，面臨的一些挑戰我們在這個過程中累積的經驗是無價的，這就是為什麼我們與它分享。
Softengi 為選擇不披露的客戶，開發了用於網際網路上嵌入式裝置資料交換的專有驅動程式集。它進一步推進了經過驗證和可信的安全通訊方法。驅動程式集實現了更好的可靠性和抗攻擊性，以及網路實體系統的可管理性。在累積了這種獨特的發展經驗後，我們想分享我們對製造和物流物聯網的挑戰和解決方案的想法。
用於製造的物聯網：嵌入式裝置連線
在許多情況下，製造過程從供應開始。根據 HBR，供應鏈在新冠肺炎的壓力下不斷發展，越來越多的企業依賴本國國內的供應商。由於缺乏當地可用的專業勞動力，工廠自動化走在前列。除了願望之外，自動化製造方法必須以低價提供。否則，在競爭激烈的市場中，廉價勞動力勝過任何自動化，無論是以較低的產品品質為代價。
因此，自動化的實際趨勢，應該能夠製造出廉價和高品質的商品。 低成本是區分當前和之前推動自動化的一個新因素。
這就是新冠病毒如何使製造業更接近 4.0。
提供高品質的網路實體製造系統，能夠生產小批次產品。後者在尺寸上接近個人的客製化。這意味著同一流水線，在其生命週期內，需要重新專注於各種產品的生產。以前，這種重新聚焦，需要重新設計流水線和一些硬體更改。
相比之下，在不改變任何硬體的情況下，以可程式方式，更改輸出的能力是新的要求。物聯網（IoT）是一種工程方法，可能實現程式驅動製造。
這就是為什麼物聯網已經成為智慧供應鏈，和智慧製造業不可或缺的一部分，特別是在新冠肺炎之後。
一組實物資產透過網際網路相互連線，以產生一批。根據產品的不同，不同的資產組合起來。鑑於支援物聯網的網路實體系統將更強大、更複雜，它將更昂貴。它給產品成本帶來了間接費用。
這是製造業需要解決的主要問題，是普華永道定義的 5 個主要挑戰之一。
深入挖掘後發現，製造系統有兩個成本組成部分：資本支出（CAPEX，capital expenditures）、營運支出（OPEX，operation expenditures）。由裝置投資驅動的高資本支出，對於一些高利潤率的商品來說可能是可以接受的，特別是在我們的情況下，對於長壽命的裝置。這不是問題。
高營運支出，是實現更多自動化的最令人望而卻步的因素（見圖，最佳系統複雜性）。更複雜的自動化製造，將由更大的物聯網旗艦團隊實現。更大的旗艦團隊透過以下方式啟用：
- 擴充物聯網裝置的命名法，
- 降低將它們整合到系統中的成本。
後者是已解決的問題。它有兩個管理方面：裝置配置工作、系統維護工作。前者的基石是人機介面自動化，後者是網路安全。
為了解決對低系統成本的看似矛盾的要求，同時提供高品質和可變輸出的潛力，該技術必須實現低管理成本。它將使經濟上可行的系統規模，轉向成員數量更大的系統。更大的系統尺寸將使系統更加複雜和可調節。
物聯網製造業發展的挑戰：物聯網和成本效益更好的網路安全
如上所述，我們有兩項任務。
客戶要求執行一項任務（更好的物聯網網路安全）。另一個是一個潛在問題（裝置配置/成本效益管理）。在沒有另一個的情況下，解決一個問題不會產生有競爭力的技術。由於客戶的意圖是在工業環境中，實現複雜的物聯網系統佈署，最初的挑戰是生產產品，同時被授權開發功能。
我們已經建立了一篇專門針對物聯網安全的報導，涵蓋了可能發生安全漏洞的層次，和可能的預防措施。
授權的任務，是解決支援物聯網的製造系統的可靠性問題。網際網路上的嵌入式裝置必須協調工作，才能成為一個有意義的系統。協調行動很容易受到對手的干擾。儘管試圖進行干預，但裝置必須可靠地通訊。
根據德勤的資料，以下是製造中最常見的 OT 安全問題，這些問題與物聯網和所有工業 4.0 實現有關。
為製造系統保持物聯網安全的高階水準
當代安全通訊，依賴於共享金鑰或公鑰基礎設施。前者對大型物聯網旗艦團隊（多鍵）的管理很麻煩；或者它容易受到攻擊（單鍵）。訪問一個物聯網裝置的內部，暴露許多網路節點的單個金鑰。後者產生了一個單點故障系統。由於分割，前一個系統無法執行。
晚期的 OPC-UA（開放平台通訊聯合架構）方法，將PKI（公鑰委託）引入物聯網段內的專用伺服器。它解決了分割問題。不幸的是，它增加了管理工作量，增加了 BOM 的底線，並擴充了單點故障的攻擊面。使用 OPC-UA 進行大規模的工業物聯網佈署，不會獲得技術優勢。也就是說，預計物聯網旗艦團隊規模，不會有經濟上可行的突破。因此，挑戰是超越已知，但它仍然沒有得到解決。
創造力挑戰伴隨著收養挑戰。該行業在 OT 和 IT 領域分裂。透過推進 IT 技巧來解決 OT 領域的任務，並不能真正幫助產生受歡迎的技術。它需要新增另一個使用者介面層，以隱藏大部分複雜性。幸運的是，它符合提供方便的裝置管理的需求，以便解決方案融合。
Softengi 團隊幫助客戶：
- 更好地瞭解手頭的問題及其侷限性，
- 制訂適當的專案章程，
- 透過節省技術開發來減少資本支出，
- 透過選擇適當的技術架構來減少 OPEX，
- 透過設計改進的分散式 PKI 演算法來深化知識，
- 開發嵌入式裝置互連的驅動程式集。 它包括：
- 嵌入式驅動程式庫，
- 分散式 PKI 伺服器，
- 網路管理應用程式；
- 將驅動程式移植到幾個硬體平台上，
- 訓練有素的人員可以調入低 OPEX。
結果和好處：
- 已成為尖端技術和訣竅的獨家所有者，
- 獲得 POC 和 MVC 程式庫，
- 能夠達到成本和品質的所有目標，
- 與準備就緒的人員一起進入下一個業務步驟，
- 按需獲得支援。
從零開始開發了一個用於嵌入式裝置之間通訊的驅動程式集。基礎設施元件已適當整合。該程式已被打包成競爭產品。
由以下內容組成的產品：
- 嵌入式平台列表的通訊驅動程式，
- 分散式 PKI 基礎設施元件，
- 管理物聯網系統的應用；
從零開始開發，以滿足相互矛盾的要求。 它可以提高工業網路實體製造系統的靈活性和增強性。基於該技術的系統，將使建立商業上可行的當地工廠成為可能。獨特的功能是先進的物聯網安全性，和低成本的物聯網旗艦團隊管理。
以最小的損失，將巨大的電腦系統轉變為網路實體系統
物聯網是一種相對較新的技術現象。它是進化道路上的最後一個後代：大型電腦-叢集電腦-現場伺服器-邊緣電腦-物聯網裝置。
大多數人都喜歡新玩具，所以關於如何從物聯網中獲益的想法經常出現。這些想法對於手頭問題不斷減少的規模來說效果很好。也就是說，在任務複雜性低，且計算小型化推進的情況下，計算節點的計算容量減少會隨之而來。
確實可以透過點亮電子火柴，而不是裸木來幫助一些任務！大多數人不能。物聯網系統的真正力量在於同時的能力
- 以遞減的尺度將數位伴侶，附加到任何可見的物品上
- 對齊由一群相互關聯的物聯網節點執行的操作。
製造和物流系統長期以來，一直配備了前幾代的 ICT 系統，即大型計算節點。因此，他們中的大多數都有可擴充性和增強性問題。以下是製造和物流公司通常面臨的幾個問題（以及那些可以透過物聯網幫助解決的問題）。
1. 貨物追蹤或資產追蹤。今天，貨物貨櫃可以很容易地被遠端監控。儘管如此，一些貨物仍然開放，一些貨物被盜。將追蹤器放在一個盒子裡（一個容器中的多個盒子）可以更容易地預防和調查任何事件。它需要降低追蹤器的成本，並處理兩個數量數量的資產。這是物聯網的任務。
2. 流水線的物聯網。裝配線通常不靈活。產品客製化主要在產品屬性中可用 —— 而不是產品種類。為不同的產品線重新配置裝配線，可能需要數小時到數月。將流水線元件聚集在一起執行任務，然後按需拆分，將產生一個適合高消費者需求的靈活生產系統。這是物聯網的任務。
首先，大型電腦充當中央控制中心。樞紐對源自外圍的所有請求提供響應。系統規模越大 —— 這些請求的密集度就越大。按比例提高的請求率需要大鐵支出的倍數。這自然會限制商業系統的規模。
其次，充當樞紐需要與外圍的長時間連線。系統規模越大 —— 進一步的請求和響應正在移動。它為循環控制命令引入了顯著的延遲，並增加了停電區域，即暫時無法與中心通訊的外圍段。
將決策委託給外圍節點，可以顯著降低成本並提高系統的穩健性。
上述原則在這裡相反。可以用同樣的錢，來實施一個規模和覆蓋範圍更大的系統，同時提高整體可靠性。這個看似誘人的機會帶來了許多挑戰。例如，節點管理成本正在上升，安全水準正在下降。對於新手來說，即使在邊緣運算級別，設計一個合適的系統也是具有挑戰性的。當代物聯網系統中的很大一部分，根本沒有為嚴肅的企業做好準備。外包客戶在很大程度上，看到了其系統設計的好處，然後對潛在客戶持冷淡態度。
在累積了這種獨特的經驗後，我們確實可以說，Softengi 開發的物聯網系統不僅在工作，而且在執行。
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