什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)？什么是IIoT?

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)上是擴(kuò)展到云的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)的支持。在這個(gè)意義上，IIoT不是個(gè)真正的新想法，而是現(xiàn)有系統(tǒng)的新術(shù)語描述。最大的區(qū)別是：現(xiàn)有系統(tǒng)如何改變?以及這些技術(shù)的可用性為何?

相同的是——兩者都是像“云”和“互聯(lián)網(wǎng)”這些高大上的詞，它們都幾乎囊括了任何互聯(lián)的設(shè)備，但I(xiàn)IoT更多是指工業(yè)應(yīng)用。挑戰(zhàn)是，許多計(jì)劃被歸類為IIoT的應(yīng)用將只局限于工業(yè)布局領(lǐng)域，如工廠或倉儲(chǔ)自動(dòng)化。同時(shí)，像工業(yè)照明應(yīng)用則歸為消費(fèi)者或企業(yè)側(cè)，因?yàn)橹辽偈墙柚脩舻闹悄苁謾C(jī)或平板電腦來控制應(yīng)用運(yùn)行。

基本的IoT環(huán)境(圖1)將設(shè)備(或邊緣節(jié)點(diǎn))連接到云，通常是通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。眼下，云通常是指連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算和存儲(chǔ)資源。像分析和管理工具等IoT服務(wù)利用云中的數(shù)據(jù)。借助智能手機(jī)和PC等通過用戶界面可訪問原始和處理后的信息。

圖1：在高層，IoT和IIoT具有使用相同協(xié)議的相同架構(gòu)。IIoT通常有更具合作性的設(shè)備環(huán)境，而IoT的設(shè)備往往與用戶配對(duì)。

那么，什么是IIoT?

就最普遍的觀點(diǎn)，IIoT本質(zhì)上是擴(kuò)展到云的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)的支持。在這個(gè)意義上，IIoT不是個(gè)真正的新想法，而是現(xiàn)有系統(tǒng)的新術(shù)語描述。最大的區(qū)別是：現(xiàn)有系統(tǒng)如何改變?以及這些技術(shù)的可用性為何?

例如，大的工業(yè)組織通常具有對(duì)其系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制和管理，這又被整合進(jìn)可提供信息的公司服務(wù)器環(huán)境，信息可用于跟蹤系統(tǒng)。這又支持可預(yù)測性分析來預(yù)測故障，事先采取措施、防患于未然。這些系統(tǒng)可構(gòu)建于較底層的標(biāo)準(zhǔn)，如以太網(wǎng)、TCP/IP和SQL，但它們通常是公司內(nèi)部開發(fā)的。

在任何有關(guān)IoT的討論中，總是會(huì)扯上IIoT的原因是：兩者的工具和總體架構(gòu)往往趨同。它們?cè)赥CP/IP上，采用用于數(shù)據(jù)交換的像MQTT和COAP等更高層級(jí)的協(xié)議。

傳統(tǒng)的云架構(gòu)(圖2)在運(yùn)營技術(shù)(OT)平臺(tái)上簡單使用嵌入式軟件將數(shù)據(jù)推送到云;在云中，信息技術(shù)(IT)環(huán)境既可處理數(shù)據(jù)，又可將數(shù)據(jù)提供給用戶。這大概只比非云環(huán)境前進(jìn)了一小步。

先進(jìn)的IIoT環(huán)境(圖3)將更多的系統(tǒng)智能從IT側(cè)轉(zhuǎn)移到OT側(cè)。這使得微控制器和嵌入式平臺(tái)可以方便地接入云環(huán)境，以及訪問向授權(quán)設(shè)備和用戶開放的數(shù)據(jù)。

風(fēng)河公司(Wind River)航空及國防業(yè)務(wù)資深總監(jiān)Chip Downing指出：“先進(jìn)的傳感器到云架構(gòu)使系統(tǒng)智能貫通于商業(yè)智能的整個(gè)鏈路，所以，可在OT側(cè)、在每天的日常運(yùn)作側(cè)自動(dòng)進(jìn)行決策，以使IT側(cè)的商業(yè)智能更專注于業(yè)務(wù)分析、戰(zhàn)略和所需資產(chǎn)和資金的流程優(yōu)化?！?/span>

圖2：傳統(tǒng)云架構(gòu)的數(shù)據(jù)是從右移到左，從傳感器到嵌入式平臺(tái)聚合再到IT系統(tǒng)，然后被推送到云環(huán)境，并最終到達(dá)用戶。這大概只比非云環(huán)境前進(jìn)了一小步。 (來源：風(fēng)河公司)

這些更先進(jìn)的IIoT環(huán)境定位從智能工廠到智能城市等一系列應(yīng)用。其想法是貫通整個(gè)環(huán)境提供更多信息，并允許對(duì)數(shù)據(jù)和應(yīng)用實(shí)施更動(dòng)態(tài)的分配。

一般情況，IIoT往往有更結(jié)構(gòu)化的連接環(huán)境，因?yàn)榕c典型的IoT應(yīng)用相比，IIoT 系統(tǒng)履行的職責(zé)更事關(guān)重大。響應(yīng)時(shí)間往往是個(gè)問題，像健身跟蹤那樣的IoT應(yīng)用通?？梢韵仍诒镜卮鎯?chǔ)數(shù)據(jù)，無線鏈路可用時(shí)再行處理。IIoT還通常針對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)，而消費(fèi)者IoT設(shè)備一般是新產(chǎn)品。

IIoT標(biāo)準(zhǔn)

與以前的形態(tài)比，IoT環(huán)境跨接更廣泛的通信和服務(wù)。這意味著有更多的公司參與其中。這也是為什么IoT的開發(fā)和部署往往更復(fù)雜更昂貴，雖然，在理論上，最后實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)應(yīng)更高效、更靈活、最終成本更低，并同時(shí)提供更多功能。

圍繞IoT和IIoT誕生出各種愿景和組織。例如，工業(yè)4.0平臺(tái)(Platform Industrie 4.0)或工業(yè)4.0(Industry 4.0)，就是與智能工廠相關(guān)的第四次工業(yè)革命背后的愿景。工業(yè)4.0的四個(gè)主要特征包括：智能系統(tǒng)的垂直整合;全球價(jià)值鏈網(wǎng)絡(luò)的水平整合;集成的產(chǎn)品生命周期管理;新的和現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)合。

工業(yè)4.0有六個(gè)設(shè)計(jì)原則：互操作性、虛擬化、去中心化、實(shí)時(shí)支持、服務(wù)導(dǎo)向、模塊化。

1.IIoT是一個(gè)融合了IT、OT和云的更加一體化的架構(gòu)，這樣，匯總的數(shù)據(jù)和計(jì)算就不再偏重于一側(cè)或另一側(cè)。 (來源：風(fēng)河)

出現(xiàn)了各種針對(duì)不同IIoT側(cè)面的組織。例如，開放連接基金會(huì)(Open Connectivity Foundation，OCF)整合了開放互聯(lián)協(xié)會(huì)(OpenInterconnect Consortium，OIC)規(guī)范和IoTivity開源IoT架構(gòu)。由于可用替代方案的規(guī)模，它凸顯了IIoT工作的難度。例如，IoTivity就是眾多IoT框架之一。

也有致力于IoT和IIoT其它方面的其它組織，如AllSeen聯(lián)盟和Thread組織。這些組織專注于IoT和IIoT的特定方面，且其標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常被其它組織引用作為更高層級(jí)IoT/IIoT標(biāo)準(zhǔn)的一部分。AllSeen聯(lián)盟提供將IoT設(shè)備連接在一起的服務(wù);而Thread組織為萬物的OT設(shè)備側(cè)定義了無線生態(tài)系統(tǒng)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)是對(duì)象管理組織(OMG)的一部分。IIC專注于IIoT或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(IIS，IIC的叫法)，它位于系統(tǒng)級(jí)，而不是像OCF的IoTivity那種特定層面。IIS分為五個(gè)域：控制、運(yùn)營、信息、應(yīng)用和業(yè)務(wù)。IIC的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)討論了IIS，它更以可以利用不同底層技術(shù)(如Thread或IoTivity)的系統(tǒng)模型為導(dǎo)向。

IIoT系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是，他們需要諸如IIC等的高層級(jí)規(guī)范，因?yàn)镮IoT系統(tǒng)往往龐大而復(fù)雜，整合了終端到終端的過程控制和管理。針對(duì)各層級(jí)功能或通信的規(guī)范也是需要的，因此將其限定在如Thread組織和本地?zé)o線通信等具體領(lǐng)域，就使得標(biāo)準(zhǔn)成為可管理和可理解的。

IIoT的安全和保障

IIoT的一個(gè)最大挑戰(zhàn)是安全保障，因?yàn)镮IoT通常要將以往相當(dāng)孤立的設(shè)備和服務(wù)連接到云。在許多情況，在未連接的設(shè)備和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)之間會(huì)存在“氣隙”。提供網(wǎng)絡(luò)鏈路允許實(shí)時(shí)通信并常常將數(shù)據(jù)推送到(過去沒有的)云。

大多數(shù)IoT框架或協(xié)議整合了一種或多種安全功能，如在認(rèn)證數(shù)據(jù)或命令時(shí)，對(duì)通信鏈路實(shí)施加密。有些框架甚至支持安全策略和其它安全和保障管理。問題是，IIoT環(huán)境可以包含具有不同安全功能和管理方法的多種框架和協(xié)議，從而使情況變得復(fù)雜并可能出現(xiàn)配置錯(cuò)誤，進(jìn)而產(chǎn)生安全漏洞。

像安全引導(dǎo)、安全操作系統(tǒng)以及安全通信等特性是安全I(xiàn)oT環(huán)境的基礎(chǔ)，但即使這些特性存在，也可能因?yàn)閼?yīng)用、操作系統(tǒng)或設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的錯(cuò)誤，而突然出現(xiàn)安全問題。這就是為什么對(duì)IIoT應(yīng)用來說，分層級(jí)的安全環(huán)境很重要;為什么設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)要考慮安全因素。它不能僅是利用底層的安全功能或在出現(xiàn)問題后才增加加密通信等功能。

IIoT是大勢所趨，但要將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)納入一個(gè)大一統(tǒng)的IIoT環(huán)境將面臨挑戰(zhàn)。尚沒有IIoT標(biāo)準(zhǔn)，鑒于各供應(yīng)商業(yè)已提供的相互沖突的產(chǎn)品和服務(wù)，一個(gè)統(tǒng)一的IIoT標(biāo)準(zhǔn)也不太可能出現(xiàn)。然而，由于針對(duì)大數(shù)據(jù)分析的信息越來越多，以及支持更多準(zhǔn)時(shí)(just-in-time，JIT)功能的實(shí)時(shí)信息越來越多，將會(huì)有持續(xù)動(dòng)力來推動(dòng)IIoT的實(shí)現(xiàn);JIT功能包括產(chǎn)品和原材料配送、預(yù)防性維護(hù)，以及在智能工廠或智能城市環(huán)境的整體過程的實(shí)時(shí)信息等。

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