工业物联网的关键要素是互操作性 - 全文

工业物联网是一个及其复杂的工程，可以说没有任何供应商可以独立完成一切，在这个架构中，需要许多不同子系统和技术的相互结合，正因为如此互操作性是成功的关键。

1没有任何供应商可以独立完成一切

工业物联网有望彻底改变我们操作制造、能源和运输系统的方式。 然而，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。

为了说明这一点，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，还包括通过分布式网络（包括边缘节点、本地IT和云）来传输和管理大量数据。

图1

IIoT解决方案包括传感器和执行器、数据采集、嵌入式计算、网络安全、数据分析、机器学习、可视化、数据存储和管理等

在这个架构中，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。 IIoT解决方案包括传感器和执行器、数据采集、嵌入式计算、网络安全、数据分析、机器学习、可视化、数据存储和管理等（如图1）。

图2 系统设计人员需要集成来自多个供应商的技术组件

哪一家公司可以独立提供所有这些技术呢？ 事实是，没有任何一个供应商可以独立完成一切。 系统设计人员需要集成来自多个供应商的技术组件，以针对特定应用构建所需的系统来提高质量、产量、效率和安全性（如图2）。

2导航复杂的通信基础设施

但管理来自多个供应商的子系统之间的通信并不是一件简单的任务。 工业互联网联盟（IIC）的通信堆栈图很好地说明了这一点。 我们不仅要管理多层通信标准和协议，而且许多工业垂直领域（如制造或电网）都有自己的一套工业协议来进行导航。

图3 已经部署的传统M2M系统使用各种专有协议

此外，还有许多已经部署的传统M2M系统，它们使用各种专有协议。 这些也必须集成到系统中。 根据IIC的说法，“这可不仅是制定一小部分标准来管理IIoT的问题，而是需要在多个层面上对复杂且部分竞争的协议和标准进行精心的规划安排。。。。。。”换而言之，就是要打好关系（如图3）。

3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 ，也就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信变得简单，以便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。

4选择开放性

开放性是指开发人员使用该平台构建和定制系统的容易程度。 在设计包含多个供应商的IIoT系统时，一些可以让用户进行编程的功能是：

· 支持许多通信协议，包括多种垂直工业协议，如CAN、现场总线、OPC UA、EtherCAT、Modbus和IEC-61850;

· 支持多种数据文件类型;

· 软件开发工具包（SDK）和模块开发工具包（MDK），例如用于ThingWorx平台的PTC SDK;

· 开源实时操作系统，如NI Linux Real-Time;

· 开放且可扩展的API;

· 插件和附件，例如用于Amazon Web Services的LabVIEW云工具包。

这些功能提供了多种跨技术数据通信选择，可避免系统工程师随着系统的发展陷入设计瓶颈。 开放式平台有助于改善由于技术的功能有限或仅支持一两种通信协议所带来的局限性。

5寻找技术合作伙伴

此外，供应商之间的合作伙伴关系可提供集成服务，从而进一步降低了集成相邻技术的风险。 通过IIC测试平台等共同努力成果，参与的公司正在集成来自多个领域的技术，并为预测性维护和智能电网通信和控制等典型的IIoT应用创建参考架构。

这些伙伴关系可以通过NI工业物联网实验室的技术演示来展现。 该演示在一台泵上执行资产健康监测，并结合了多家供应商的技术，包括：

· Flowserve—全流量系统解决方案;

· Hewlett Packard Enterprise—深度边缘计算和远程系统管理;

· NI—数据采集和特征提取;

· PTC—IoT平台，包含用于企业系统的分析和增强现实（AR）功能;

· OSIsoft—数据管理和历史库。

图4 Flowserve全流量系统解决方案

图5 供应商开发了NI测量平台、OSI数据管理系统和PTC分析平台等子系统间通信所需的验证API

由于这种协作关系，这些供应商开发了NI测量平台、OSI数据管理系统和PTC分析平台等子系统间通信所需的验证API。 因此，准备开发类似系统的系统设计人员就会清楚这些子系统之间基本不会存在互操作性挑战，从而放心地进行开发（如图5）。

6结论

对于声称能够提供完整IIoT解决方案的供应商，企业领导者应该给予警惕。 因为一个完整的IIoT系统涉及从数据采集到增强现实等诸多技术领域的组件。 相反，所寻找的技术合作伙伴应该认识到与相邻技术有效集成的重要性，并与其他厂商打好关系。