如何有效的实施工业物联网与工业4.0

一、将真实的加工制造连接到工业40

如果使用了工业40技术，一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化，同时将产量提高10%，库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。

工业40是一场工业的革命，目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。

工业物联网（IIoT）设备要想创建工业40生产制造环境需要注意以下5个方面。

在工业40中，对机器工具或一组机器的 *** 作，应该允许使用诸如智能手机或平板电脑这样的智能设备进行简单的连接。

1分布式智能

这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中，加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴，而不是从一个中央处理单元（CPU）来处理所有的动作。

2快速连接

在决定应该使用现场总线的什么功能时，应该看一下生产平台是否支持例如OPC UA（来自于OPC基金会）这样的标准。消除不同供应商系统的障碍，而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。

3开放标准和系统

开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成，并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。

4实时数据整合

可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据，支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更，以实现产品满足特定客户需求的愿景。

5自适应性

科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。

二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行

工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备（从传感器到大规模控制系统）、数据和分析之间提供更好的连接性，Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据，分析有助于做出更明智的决策。

物联网主要包括4个基本元素：实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接，以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息，其结果是让人们做出精明的决策。

关于智能工厂的3个思考

在决定实施工业40之前，要对智能工厂提出的3个问题是：

1你是否想要自动完成快速的产品转换，以及对市场需求的响应更好？

2你是否想通过识别出可以进行持续改进的区域来提升你的设备综合效率（OEE）以及生产总产量？

3你是否想要根除浪费，例如能源、原材料和闲置时间？

在确定和完善真实世界里智能工厂的目标之后，采用基于PC控制的硬件和软件有助于帮助你早日成功。

三、为什么要部署工业物联网？

因为在工业世界里普遍使用了联网的传感器而比商业的物联网(IoT)更加先进，这些传感器就是物联网里面的“物”。数以亿计的联网的有线及无线压力、液位、流量、温度、震动、声波、位置、分析仪表以及其他传感器被用于工业领域，而且每年以数百万台的速度增加，为工厂提供了更多的监控、分析和优化。

IIoT通过将传感器连接到分析和其他系统中，来自动提高性能、安全性、可靠性和能源效率，具体方式为：

1从传感器上采集数据比以往经济有效得多，因为传感器很多都是电池供电和无线通讯的

2使用大数据分析和其他技术将这些数据翻译成可以理解的信息。

3将这些可 *** 作的信息在正确的时间呈献给正确的人员，要么是工厂人员，要么是远程专家。

4如果工作人员采取了正确的 *** 作，将带来性能上的提升。

四、基于平台的工具克服了IIoT的复杂性

基于平台的方式提供了一种灵活的硬件架构，可以部署在许多不同的应用场合中，消除了硬件的复杂性，并让每一个新的问题基本上都成为软件方面的挑战。系统设计师选择的平台应该基于一个对信息技术(IT)友好的 *** 作系统(OS)，这样它们可以安全地进行供给和配置，进而来正确地认证和授权用户维护系统的整体性，并让系统最大程度地可用。

五、基于数据的工业物联网

如果没有数据，就没有大数据、云和分析功能，也没有区别于物联网(IoT)的工业物联网(IIoT)；PI北美组织的副总监Carl Henning说，IIoT中的“物”造就了IoT中的“物”。IIoT需要开放的标准，以太网和软件标准可以为控制和制定决策所需要的信息提供数据。

其中一部分）时，大多数人认为最有用的特性是实时功能。

六、优化布线是提升工业物联网性能的基石

通过将信息、自动化、以及运行在工业物联网上的生产系统之间不断融合，物联网正在积极地影响着未来的工业自动化，Softing 有限公司市场部副总裁Mark Knebusch指出。随着以太网速度越来越快，电缆系统的集成更加重要，而电缆的认证有助于提升工业网络的性能。

物联网是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为单个产品建立全球的、开放的标识标准，并实现基于全球网络连接的信息共享。物联网主要由六方面组成:EPC编码、EPC标签、识读器、Savant(神经网络软件)、对象名解析服务(Object NamingService:ONS)和实体标记语言(Physical Markup Language PML)。
aEPC编码。EPC编码是物联网的重要组成部分。它是对实体及实体的相关信息进行代码化通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是EANUCC在原有全球统一编码体系基础上提出的新一代的全球统一标识的编码体系，是对现行编码体系的一个补充。EPC编码有3类7种类型，分别为EPC-64- I、EPC-64- II、EPC-64-III，EPC-96- I、EPC-256- I、EPC-256-II、EPC-256-111。
b射频识读器。在射频识别系统中，射频读写器是将标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。射频读写器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。
c神经网络软件(Savant)。每件产品都加上RFID标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。Auto-ID中心提出一种名叫Savant的软件中间件技术，相当于该新式网络的神经系统，负责处理各种不同应用的数据读取和传输。
d对象名解析服务(ObjectN ame Service对象名服务，简称ONS)EPC标签对于一个开放式的、全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码，计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务担当，它是一个自动的网络服务系统。
e实体标记语言(PhysicalM arkupLanguage物理标识语言，简称PML)oEPC产品电子代码识别单品，但是所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准计算机语言—实体标记语言(PML)所书写，PML是基于为人们广为接受的可扩展标识语言(XM功发展而来的。PML提供了一个描述自然物体，过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。它将提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。因为它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准，PML的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。

联网设备已经在开始打造物联网，以仅仅几年前根本不可能的方式将用户与设备连接起来。

然而，很少有人停下来考虑：带来新的便利和奇迹的同时，物联网也可能会带来新的问题和顾虑，一些是技术方面的，另一些是社会或环境方面的。到目前为止，这些大多数新的问题和顾虑很少被普遍承认，不过有许多已经开始显现：

7 新的使用场合

还记得个人电脑首次出现时，被宣传用作存储食谱的地方吗还记得iPad发布时，许多文章提议该如何使用它吗与个人电脑和iPad一样，物联网也是那些热门概念之一，这是由于它具有的潜能，不是由于它能解决任何特定的问题。虽然如何使用物联网方面的例子通常涉及用来开关设备的定时器，但只有在智能设备遍地开花后，真正的用途才可能会出现。

这并不意味着物联网不会成功或不会彻底改变技术行业。然而，这确实意味着影响难以预料。唯一靠谱的建议就是，建议大家要预料到意外的情况。

6 需要开放标准

物联网包括许多使用自家规范的不同设备。在现阶段，这并不要紧，但是过不了多久，进一步的发展势必需要智能设备能够彼此通信。

不过，虽然物联网的大部分可能是用开源软件构建的，但是通用标准和协议落后于智能技术的发展。现有的为数不多的项目往往针对某项技术，比如Eclipse物联网，而且往往专注于将现有的标准或协议应用于智能设备，而不是针对物联网的新需求来开发。要是没有更大程度的合作，物联网的发展就会偏慢。

5 能源需求

几年前，Gartner预测，到2015年使用的智能设备将多达49亿个，比2014年增加30%。到2020年，Gartner估计，智能设备的数量将达到250亿个，每年增长100%。

伴随这种增长的将是能源需求也会随之增加，增幅与互联网带来的需求相当。2012年，支撑互联网的数据中心估计每年耗电量达到300亿瓦――这足以为一座中型城镇供电，而物联网需要的耗电量可能更大。

即便有了经过改进的电池，以及像太阳能和风能这些绿色能源，仅仅满足需求还是会很困难。然而，加上能源浪费和污染物等问题，为物联网供电本身在今后十年将成为一个重大的社会问题。

4 废物处置

由于有计划的废弃，光美国每年就要产生5000万吨的电子废物(处置掉的电脑、电话和外设)。由于中国和印度等国家继续工业化，加上物联网接入网络，这个问题只会日益严峻。与此同时，只有不到20%的电子废物被回收;尽管有《巴塞尔公约》，其余电子废物大部分继续被运往海外的发展中国家，废物在不安全的工作环境下被利用。

智能设备并没有引起电子废物，但假设它们采用与如今计算机一样的方式来制造，寿命只有短短几年，它们似乎可能会让这个问题严重两三倍。

3 存储问题

存储智能设备生成的信息会加大物联网带来的能源需求。相比智能设备的庞大需求，像谷歌这样单单一家公司的需求相形见绌。谷歌已经拥有无数的服务器集群，每个服务器集群占地数万平方英尺。

然而，场地要求只是问题的一方面。智能设备生成的数据大多数只是暂时用来发送信息到设备，并不需要存储起来。其他数据(比如设备定时器)可能通常最多只需要存储一两个星期。

然而，由于这些信息随时可用，将这海量信息的一部分存储更长一段时间的需求会随之加大。因而，就需要制定政策，规定存储哪种类型的信息、存储多久――更不用说谁可以访问，以及制定的任何一般性政策允许有什么样的例外。

2 缺乏隐私

物联网有可能蕴含关于谁在使用它的大量信息。智能手机已经可以受到跟踪，智能设备表明在未来，政府可以为人口普查信息补充智能设备的输出信息，厂商可以高效地收集关于你习惯的信息，那样它们就能让Facebook对你兴趣和购买习惯的深入了解显得微不足道。

另外设想一下，政府部门通过你的智能设备对你实施跟踪，或者你的设备在法庭上被用来对付你。

这些可能是可怕的场景。由于许多国家争论智能设备用户到底保留哪些隐私权、放弃哪些隐私权，可以预计，物联网会带来众多的法律先例和集体诉讼。

1 缺乏安全

在面临为用户提供便利还是安全这道选择题时，厂商几乎无一例外地会选择便利。即使在这个早期阶段，物联网也不例外。路由器、卫星接收器、网络存储系统和智能电视等基本设备已经极其容易中招，2015年就报道了首起攻击汽车得逞的事件。这类报道势必会引起公众呼吁要敲响警钟，但是同样不可避免的是，实际行动少之又少。

无论如何，不管一个设备可能有多安全，可以保证用户会移除大部分安全机制。比如说，我最近买了一只路由器，允许访问存储在我电脑上的配置文件的默认登录用户名和密码居然是“admin”和“password”。

同样，马修·加勒特(Matthew Garrett)最近在2016年3月份的一篇博客(>

现在设想一下，不远的将来会有数十亿个设备，这类情况到时会何等严峻。突然，我们目前缺乏安全和隐私与一旦物联网启动并运行起来，我们可能面临的严重势态相比似乎微不足道。

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