實踐表明，正確的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和成熟的項目愿景是提高各種應(yīng)用和流程效率的基礎(chǔ)。企業(yè)必須克服工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計和實施面臨的挑戰(zhàn)，以建立有效的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決了傳感器與工業(yè)控制設(shè)備和能源系統(tǒng)的連接問題，以提高生產(chǎn)力和流程。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還使用強大的通信平臺集成了高級計算、數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)設(shè)施、分析和機器學(xué)習(xí)。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計可能很復(fù)雜，尤其是在通信網(wǎng)絡(luò)和控制層。然而，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速創(chuàng)新步伐和各行業(yè)領(lǐng)域加大技術(shù)投資，將使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)更能適應(yīng)變化，并在未來幾年進行更多改進。當(dāng)使用基于機器學(xué)習(xí)的工具實施時，運營分析和性能優(yōu)化在當(dāng)今特別有效。

什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，應(yīng)該從哪里開始?

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)由交互層定義，其中包括設(shè)備、通信和語義。在設(shè)備層，架構(gòu)師設(shè)計設(shè)備如何與通信系統(tǒng)交互以在結(jié)構(gòu)中連接和互連。在通信層，系統(tǒng)使用協(xié)議來交換可操作的信息。在語義層，將含義和場景應(yīng)用于系統(tǒng)，并在業(yè)務(wù)目標(biāo)的場景中識別系統(tǒng)特性。

架構(gòu)師必須從本體(各層之間的關(guān)系)開始進行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署的設(shè)計，并投資四類基礎(chǔ)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以加速開發(fā)。

(1)通信和安全

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)需要對工廠、設(shè)施和分銷供應(yīng)鏈內(nèi)的通信進行投資，以實現(xiàn)互連和最佳互操作。企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)傳感和整個工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交換方面具有廣泛的潛在用途，以解決材料和機器的管理、安全、流動和狀態(tài)、環(huán)境條件以及一些業(yè)務(wù)問題。通信技術(shù)和具有10Gbps寬帶無線連接能力的5G的承諾提高了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的能力。例如，當(dāng)今可用的虛擬網(wǎng)絡(luò)可以在云中安全地托管計算和分析工作負(fù)載，用于通過跨不同工業(yè)地點建模來應(yīng)用遠程監(jiān)控、分析和決策支持的廣泛應(yīng)用程序。工廠系統(tǒng)之間的本地控制連接將發(fā)生在有線、無線和光纖網(wǎng)絡(luò)上，這些網(wǎng)絡(luò)通常是私有的，并且具有與云計算系統(tǒng)相同的安全態(tài)勢。

(2)開放數(shù)據(jù)平臺和工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

開放系統(tǒng)使用通用信息模型指導(dǎo)共享信息的開發(fā)。工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通常共享傳輸和通信協(xié)議，從而改進了它們的管理。在工廠或設(shè)施中，數(shù)據(jù)治理自動化應(yīng)嚴(yán)格禁止信息共享，并根據(jù)需要訪問數(shù)據(jù)和設(shè)備。架構(gòu)師在開發(fā)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺時，必須考慮對數(shù)據(jù)隱私的需求以及開發(fā)強大的數(shù)據(jù)和通信路徑保護形式。

(3)人工智能

人工智能算法可以完成操作中的許多分類、預(yù)測和優(yōu)化任務(wù)，特別是基于感知的機械維護和性能優(yōu)化以及系統(tǒng)故障預(yù)測。某些形式的人工智能 支持實時決策和從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，而其他人工智能模型則解決更長的優(yōu)化類型問題。企業(yè)必須提前數(shù)月知道需要哪種形式的人工智能來促進流程優(yōu)化，并改善預(yù)期結(jié)果，因為將流程優(yōu)化開發(fā)和嵌入工業(yè)系統(tǒng)是一個耗時的過程。

(4)系統(tǒng)控制

跨工廠、設(shè)施或智能建筑交互的系統(tǒng)需要對已經(jīng)存在的許多獨立系統(tǒng)有著廣泛的了解。成功的架構(gòu)設(shè)計取決于系統(tǒng)在服務(wù)抽象、信息和數(shù)據(jù)交換以及整個系統(tǒng)中的交換時間方面的系統(tǒng)。

構(gòu)建組織工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的工具

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)可以作為開發(fā)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)空間中復(fù)雜系統(tǒng)方法的指南。其框架通常建議企業(yè)使用系統(tǒng)方法為IT和運營技術(shù)應(yīng)用程序開發(fā)架構(gòu)，其中包括行業(yè)細分中的特定參考架構(gòu)，例如運輸、能源、醫(yī)療保健等行業(yè)領(lǐng)域或政府部門。

早期的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)計劃應(yīng)該參考有關(guān)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中組件之間使用模式的實施觀點。其實施觀點是技術(shù)及其利用的完整生命周期、基礎(chǔ)設(shè)施、通信、傳感器、機器學(xué)習(xí)和實施系統(tǒng)功能組件的技術(shù)的集合。例如，企業(yè)可以考慮三層架構(gòu)模式，其中包含與當(dāng)前使用的系統(tǒng)一致的邊緣、平臺和企業(yè)服務(wù)層。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)還定義了其他使用模式。承諾首先通讀工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)的技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人可以塑造企業(yè)如何定義他們的方法，并在框架驅(qū)動的角度考慮目標(biāo)和系統(tǒng)。

架構(gòu)師還必須采取措施設(shè)計特定于其組織需求的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)：

(1)定義架構(gòu)的愿景和目標(biāo)：誰是利益相關(guān)者?想達到什么目的?隨著時間的推移，機器學(xué)習(xí)會做得更好或提供什么信息?改進決策支持的機會在哪里?系統(tǒng)是如何使用的，成功的決定因素是什么?基于產(chǎn)出的規(guī)劃方法是關(guān)鍵。

(2)讓架構(gòu)師和物聯(lián)網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人閱讀和評估工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(IIRA)以指導(dǎo)他們的方法。在設(shè)計階段，技術(shù)利益相關(guān)者應(yīng)將業(yè)務(wù)觀點與功能觀點保持一致，以定義系統(tǒng)與環(huán)境的通信層、接口、數(shù)據(jù)和交互。

(3)定義考慮未來實施和觀點的范圍。指定功能，其中包括業(yè)務(wù)、信息、操作、控制和應(yīng)用程序域，并確定最適合的部署使用模式。

(4)根據(jù)每個功能域內(nèi)的任務(wù)、角色和活動確定架構(gòu)的基本功能，這將協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的功能。

(5)定義反饋、關(guān)鍵績效指標(biāo)(KPI)和成功衡量標(biāo)準(zhǔn)。定義計劃關(guān)系以確?？紤]所有利益相關(guān)者和觀點。

(6)確保組織結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備好在持續(xù)改進的持續(xù)迭代循環(huán)中計劃、執(zhí)行、衡量和糾正。