信息集成和工业物联网网络直播:问题解答

信息集成确保正确的信息及时到达正确的人员、自动化系统和设备，从而做出正确的决策。除了12月3日网络直播中讨论的问题(存档一年)之外，下面还提供了其他答案。

对其他听众问题的回答包括挑战、早期采用者、好处、安全性、无线、以太网和基础设施。网络直播包括一个考试，以获得一个专业发展小时(PDH)。网络直播也进行了讨论控制工程“工业物联网、工业4.0与信息集成”研究。

网络直播的主要演讲者是Dennis Brandl, BR&L咨询公司的创始人兼首席顾问，专门帮助企业使用制造信息技术(IT)来改善生产、实验室和物流流程。他是ISA 95企业/控制系统集成委员会的积极成员，MESA B2MML标准的共同作者，ISA 99工业网络安全标准委员会的成员，ISA 88批处理系统控制委员会的前主席，OPC基金会和IEC 62541标准的贡献者，并参与了其他工业标准的制定。

Brandl指出，虽然很多工业物联网是技术，但“如果没有有效的政策、程序和培训，保持分布式控制系统运行所需的努力将很快压倒大多数控制部门。”他对工业物联网和信息集成的回答分为四个方面:基础设施、采用和效益、安全性以及网络和信息集成。

1.工业物联网基础设施问题

问:工业物联网实施的最大挑战是什么?

丹尼斯Brandl:最大的挑战是所需的基础设施还没有到位。企业将需要扩展其有线网络能力，仅用于生产环境的1gb到10gb网络骨干，并支持安全无线设备的使用。将这些变化整合到生产设备中可能需要9个月到1年的时间，许多公司仍在讨论无线技术的可行性以及对高速生产网络的需求。

问:你能谈谈这些设施中决策者的角色吗?例如，谁负责为这些集成项目提供资金，或者谁负责实施安全区域，或者谁对分析(操作或管理)最感兴趣?是否正在进行组织重组以实现这些变化?

Brandl:随着工业设备转向使用业务IT系统的相同底层技术，工程和生产需求与业务后台IT系统之间的冲突越来越多。安全区域通常由工程/生产人员定义，因为他们了解操作风险。

然而，集成项目的资金通常是由业务后台提供的，因为他们需要来自工厂的数据来运行业务。

分析由工程和生产部门执行，通常作为精益或六西格玛项目的一部分。

我所见过的最有前途的组织结构是IT部门内的一个专门小组，专注于工程/生产系统，并对生产管理负责(副总裁或制造总监)。IT角色是一个支持组织，但是工程/生产系统所需的专业技能意味着不是每个IT人员都应该被允许管理工程/生产系统。

2.工业物联网的采用和好处

问:到目前为止，谁是物联网概念的“早期采用者”?

Brandl:目前，工业物联网设备的早期适配器正在供应商实验室中。一些公司着眼于5年和10年的时间跨度，开始升级他们的网络基础设施，以处理将连接的数万台设备。

问:工业物联网将如何使发展中国家的公司受益?

Brandl:发展中国家可能是第一个实现分布式工业控制(DICE)设备的国家，因为他们没有投资目前使用可编程逻辑控制器(plc)和分布式控制系统(dcs)的自动化系统。随着DICE设备的普及，它们将为增量自动化项目提供机会，并大大降低启动成本，帮助发展中国家。

问:技术变更工作流程的记录百分比的准确性是多少?

Brandl:在ISA 88标准的实现中，已经很好地记录了从手动工作流到自动化工作流的转变。通过使用自动化工作流程系统，公司一直报告产品可变性和生产时间可变性显著降低(超过50%)。随着越来越多ISA Level 3的工作流程实现自动化，非批量生产设施也会相应增加。在大多数生产中，错误的最大来源是人为错误，因此可以做出的最大改进是减少手工操作中无意和意外的错误。

问:工业物联网之前发生的事情与工业物联网的成功有多大关系?

Brandl:作为工业物联网和DICE设备基础的工业标准都是基于之前40多年的工作。它将基于自动化控制逻辑结构、工业级安全、安全和信息管理的完善标准。工业物联网技术提供的机会最终使我们能够将我们40多年的知识应用于非常小的分布式控制设备。

问:随着设施和制造商更新他们的设备和系统，这一切会变得更容易吗?或者不仅仅是技术?

Brandl:进入工业物联网世界不仅仅是技术。管理数以万计的联网智能设备所需的政策、程序、培训和一般知识与底层技术同样重要。如果没有有效的策略、程序和培训，保持分布式控制系统运行所需的工作将很快压倒大多数控制部门。

3.IIoT安全

问:正在制定哪些措施来防止灾难性的数据安全漏洞导致业务关闭?

Brandl:参与工业物联网设备开发的每个人都清楚地意识到对强大而可靠的安全性的需求。大多数中型和大型公司也意识到安全的必要性。这些公司将推动IEC 62443等标准的使用，以提供工业物联网世界所需的安全环境。

问:将采用哪些标准或标准来保证终端用户和客户的安全性?现在谁在研究这个?

Brandl:目前有成千上万的工程师和科学家致力于工业界所需的安全标准。ISA正在与IEC合作制定ISA/IEC 62443标准(工业自动化和控制系统安全)，并已批准并提供多项标准和技术报告。这项工作正在与ISO/IEC 27019过程控制系统网络安全标准和ISO/IEC 27002信息技术安全技术进行协调。但真正的安全证明将通过专业人员、公司和产品的认证，例如ISA安全合规研究所(ISCI)支持ISASecure工业控制系统网络安全认证计划。

问:能否扫描IIoT设备进行库存检查并识别漏洞?

Brandl:我们还没有为工业设备管理定义所有的标准，但是ISA 108智能设备管理委员会已经开始着手解决这个问题和其他远程设备管理问题。

4.工业物联网网络与信息集成

问:DICE设备如何相互通信?是否将使用不同的无线协议，如ZigBee、Z Wave等?

Brandl:在我看来，最常用的协议将基于以太网，在TCP/IP或UDP之上运行工业协议。OPC-UA、EtherNet/IP、Profinet等协议都将被使用。连接到非常小的设备可能是无线的，并将使用多种技术。工业设备(例如用于运行生产线的设备)将需要坚固、安全和抗噪声技术。我相信这些将是WiFi和ISA 100设备。ZigBee、Z Wave等与消费者(WiFi)之间的成本差异将随着时间的推移而减小，在我看来，使用一个设备管理系统和分布式控制环境的能力将推动WiFi和相关协议的使用，即使是在低成本设备上。

问:在工业环境中，设备的无线“噪音”有什么问题吗?

Brandl:多项研究表明，通过扩频无线等技术，无线“噪声”是可控的。标准WiFi和协议，如ISA 100标准，使用直接序列扩频来最大限度地减少工业设备噪声的影响。很多无线电噪声都在一个有限的频谱中，而新的WiFi频谱通常允许使用噪声较小的频谱段。此外，连接到有线网络的无线集线器的放置、适当的天线布线和天线放置已在高噪声环境中有效使用。适当的电缆和天线放置通常可以将噪声的影响降低100倍。

问:MTConnect和B2MML映射如何?

Brandl:据我所知，在这个领域还没有任何工作。这项工作通常是由志愿者完成的，目前还没有人站出来。(你愿意帮忙吗?)

问:MTConnect是否与此相关，或者它是一个竞争标准?

Brandl:MTConnect将是解决方案的一部分。可能不会有单一的协议用于与所有工业物联网设备通信，但会有许多协议用于特定目的。我对OPC基金会和MTConnect开发人员共同开发互操作性标准的工作感到鼓舞，我可以想象OPC- ua将成为互操作性的容器标准，这样MTConnect和其他特定于行业的协议就可以互操作。

问:信息流限制最严重的地方是哪里?可以做些什么来改善它?

Brandl:在我看来，信息流的最大限制不是在业务和生产系统之间，而是在生产系统内部，因为大量的数据被用于分析。每隔几秒扫描一次的单点限位开关，一年就能产生数百gb的信息。这些信息中很少需要流向业务系统，但操作分析可能需要所有这些信息。生产和运营网络将需要高速网络，远远超过目前使用的10mb和100mb网络。他们还需要tb级的数据库用于分析和改进项目。公司现在应该开始计划升级他们的基础设施，因为通常需要多个商业周期才能获得批准和验证安装。

——由Mark T. Hoske编辑，CFE Media内容经理，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

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