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工业4.0中IT/OT的融合

ainet.cn   2024年06月24日

传统观点认为,信息技术(IT)和运营技术(OT)在数据处理领域是相互排斥的领域。毕竟,前者涉及计算、网络和存储技术,而后者则涉及监视、控制和中继信息。然而,随着工业4.0继续彻底改变信息收集和传递的各个方面,IT和OT之间的界限正在消失,揭示出一种共生关系,其中信息收集、监控、存储和传递是一个无缝持续的过程。

信息技术

IT包括用于在组织内部和组织之间生成、收集、存储、操作、分析和传递数据的计算、网络和存储技术。IT的核心特征是其能够进行编程和重新编程以满足用户、应用程序和网络的需求。

示例包括硬件,例如计算机和网络设备(例如交换机、路由器、防火墙、服务器、存储阵列和备份设备),以及软件,从电子表格和数据库等程序到操作系统和企业资源规划(ERP),商业智能(BI)、客户关系管理(CRM)和制造执行系统(MES)。

运营技术

OT包括用于监视、处理和中继有关工业工作流程中的物理过程的信息和控制的计算、网络和存储技术。OT也由硬件和软件解决方案组成,但与可编程IT提供的几乎无限的可能性不同,OT通常设计用于执行特定任务,例如监控机械性能、控制热量或触发紧急关闭。

OT的示例范围从简单的位置跟踪传感器到可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、计算机数控(CNC)系统、楼宇自动化系统(BAS)和复杂的工业控制系统(ICS)(包括监控)数据采集(SCADA)系统,用于收集、分析和可视化工业设备数据(例如温度、振动和用电量),以维持峰值运行和效率并最大限度地减少停机时间的方式调节设备。例如,OT可以控制电池中存储的电量、通过泵系统泵送的液体量以及HVAC风扇的旋转速度。

IT与OT

IT和OT之间的主要区别在于技术的使用方式。IT的主要目标是收集和分析信息以产生意识或规范业务流程,而OT的主要目标是收集和使用信息来控制设备和机器执行的物理流程。

另一个区别是,IT系统通常能够在编程功能内执行基本操作,而无需太多人为干预,而OT传统上需要手动操作,例如扳动开关、拉动控制杆或按下按钮。此外,IT历来与办公楼相关,而OT与工厂、仓库和其他工业场所相关。

IT解决方案包括计算、网络和存储技术,收集和分析信息以产生意识并调节业务流程,而OT解决方案包括PLC和SCADA系统,控制设备和机械执行的物理流程。

IT和OT购买者、安装者和运营商面临的挑战在某些方面也有所不同。常见的IT挑战包括确保互操作性、维护设备以及保护物联网技术等设备免受网络安全威胁。OT购买者、安装者和运营商面临着同样的挑战,但由于许多OT系统(例如电网)的封闭性,历史上不必应对如此多的网络安全威胁。

IT和OT之间差异的关键在于它们的发展来源不同。IT是从早期的大型计算机、PC和文件服务器演变而来,而OT是从最早设计用于直接集成到PLC等机械中的数字控制技术演变而来,因此并不是为了与IT集成而设计的。

然而,随着IT和OT不断发展——利用更强大的计算能力、改进的存储系统、卓越的网络技术以及新的物联网、人工智能(AI)和机器学习技术的发展——它们也开始融合、共享越来越多的数据将IT系统的智能应用到OT系统的物理资产中,以实现新的效率。

例如,安装在OT系统中的传统温度控制器提供了闭环报告,工厂车间的员工必须阅读并响应这些报告,而安装在OT系统中的支持物联网的温度传感器则与其他有能力的设施资产进行实时通信。响应信息并进行自动调整以实现最佳性能。然而,随着越来越多的物理资产联网,OT对网络安全威胁的敏感性不断上升。

IT/OT融合

IT和OT之间的历史差异正在迅速消失,取而代之的是增强的互连性,从而极大地提高了这些系统提供的价值。事实上,IT/OT融合是工业4.0和工业物联网(IIoT)技术的关键驱动力,也是智能工厂、仓库、能源网格、建筑和供应链的重要组成部分。例如,IT/OT融合使设施经理能够收集、操作和分析OT系统数据,然后使用该数据生成IT见解,旨在简化运营、提高效率、促进创新和引入新服务。IT/OT融合还允许设施管理人员使用IT系统数据来更新和优化OT系统,使他们能够更好、更快、更高效地执行物理操作。

IT历来与办公楼相关,而OT与工厂、仓库和其他工业场所相关。但IT/OT融合的盛行趋势正在迅速消除这些界限。

IIoT基础设施是任何IT/OT融合战略的关键要求。这些技术包括边缘设备、无线网络、云应用程序编程接口(API)和分布式IIoT应用程序,负责收集、传输和处理IT和OT系统数据。边缘设备从工业设备收集数据,然后过滤、优先处理和以其他方式处理OT数据,无线网络将此数据发送到云端,然后云API将此数据集成到基于云的IT系统中。分布式工业物联网应用程序构建在云物联网平台上,但在边缘设备和云中运行。因此,它们可以与IIoT基础设施进行实时通信和协调,告知IT和OT系统操作员希望何时以及如何收集、传输和处理系统数据。

常见的IT/OT融合应用包括实时远程资产跟踪、监控和故障排除、预测性维护和设备即服务(EaaS)。在实时远程资产跟踪、监控和故障排除应用中,IT/OT融合使操作员能够查看特定资产(例如车辆、工具或机器)的位置、何时到达目的地,以及了解资产正在做什么并影响其运营。

在预测性维护应用中,IT/OT融合允许运营商收集数据,用于确定资产何时可能需要维护,然后执行维护,以避免设备意外停机并降低维护成本。在EaaS应用中,IT/OT融合允许原始设备制造商(OEM)提供基于使用情况的支付结构,而不是要求客户直接购买资产,这使客户能够避免高昂的前期设备成本,并为OEM提供可预测的长期服务收入来源。

IT/OT融合的优势

强大的计算能力、存储系统和网络技术的演进,物联网、工业物联网、人工智能和机器学习技术的普及以及工业4.0的兴起使IT/OT融合成为主流。虽然许多公司仍处于实施IIoT设备和制定IT/OT融合战略的起步阶段,但IT/OT融合的好处已经变得显而易见。IT/OT融合最有影响力的好处包括优化流程、减少机器停机时间和维护成本、产生新的服务产品和收入流以及鼓励创新。

优化流程:实施IIoT技术和IT/OT融合策略的公司可以使用系统数据来提高效率并简化、自动化或以其他方式优化业务和物理流程。例如,通过收集有关特定电机能源使用情况的OT系统数据,IT系统可以调节电机的运行以提高其能源效率。

减少机器停机时间和维护成本:使用IIoT设备收集OT数据并使用IT系统来分析该数据,使操作员能够制定预测性维护策略,而不是预防性和反应性维护策略,从而大大减少机器停机时间和维护成本。在某些情况下,IT/OT融合系统甚至可以让操作员远程进行维护工作。

创造新的服务产品和收入流:IT/OT融合还可以让OEM从销售设备转向销售EaaS,从而消除客户高昂的前期设备成本,并为OEM提供可预测的长期收入流。

鼓励创新:此外,配备IT/OT融合系统的EaaS产品可以为OEM提供有关客户实际如何使用其设备的宝贵见解,从而刺激旨在提高其价值主张和利润的创新。

IT/OT融合挑战

IT和OT购买者、安装者和运营商面临的挑战包括确保互操作性、维护设备以及保护物联网技术等设备免受网络安全威胁。由于许多OT系统传统上的封闭性,IT系统长期以来更容易受到网络安全威胁。然而,现在物联网和工业物联网设备也越来越多地将物理资产连接到互联网,网络安全威胁也对OT系统构成严重风险。

大多数物联网和工业物联网设备始终在线,为不良行为者提供了全天候的多个入口点。OT系统面临的风险不断增加,再加上IT/OT融合的趋势,首席信息官(CIO)、首席信息安全官(CISO)和IT部门等人员开始合作设计系统和网络,为每个人提供强大、有效的保护。IT和OT系统的连接。

网络安全是IT/OT融合的主要挑战之一。

除了网络安全挑战之外,对IT/OT融合感兴趣的公司在尝试将IT系统连接到OT系统时也经常遇到挑战。该部门的障碍可能包括连接问题、数据收集问题、云集成复杂性以及应用程序扩展和更新问题。

例如,使用IT边缘设备从OT系统收集数据可能具有挑战性,因为OT设备通常使用与边缘设备不同的通信协议。一些安装人员和运营商还发现很难将边缘设备连接到安全的无线网络并优化这些连接以提高能源效率和数据传输。开发或采购将OT数据集成到基于云的IT系统中所需的API是另一个常见的挑战,扩展本地或概念验证IIoT应用程序以包含新资产或位置,并随着操作需求的变化使IIoT应用程序保持最新状态也是如此。

所有这些挑战的一个共同点是购买、构建和维护支持有效IT/OT融合所需的强大IIoT基础设施的复杂性。致力于实现这一目标的公司应寻求嵌入式设备固件、无线连接、IT/OT融合安全和云应用程序开发行业专家的意见。

(来源:Teamcenter笔记)

标签:容错技术 我要反馈 
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