1704013277
智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011787]
1704013278
智慧工厂：中国制造业探索实践 3.4.4 工业物联网
1704013279
1704013280
1.对工业物联网的要求
1704013281
1704013282
对于工业物联网（IIoT），通常要求能自治或自主地运用，并能完成同层内点对点的分布式控制，因此，必须对IIoT提出更严格的远高于HIoT和M2M的要求，这些要求是：
1704013283
1704013284
·自主控制（自治控制）。
1704013285
1704013286
·同层内点对点的控制。
1704013287
1704013288
·工业强度的可靠性。
1704013289
1704013290
·工业级的信息安全。
1704013291
1704013292
·IIoT的解决方案应能让原有的设备、网络（不论其使用何种协议）与新添的设备、网络一样，纳入物联网应用有线连接和无线连接，以及无线、有线混合连接。
1704013293
1704013294
·网络规模的可扩可缩：IIoT一般都要连接成千上万个设备，而一般的IoT通常都是以客户端/服务器方式进行信息传输的，IIoT与之不同，对于IIoT，出于响应时间的考虑，在同一层的机器都应自主工作，就地执行数据分析、归纳简化。
1704013295
1704013296
·实时性的要求。
1704013297
1704013298
·对故障的抗御能力：分散系统必须避免单点的故障，因此要求路由器或交换器均有冗余。
1704013299
1704013300
·IP的角色：IoT、IIoT与互联网一样，也要依靠IPv6将分散的网络和设备桥接起来。目前工业系统依然通过网关与互联网相连，而问题在于必须事先让网关知道企业需要什么数据，还必须编程。网关不但约束了信息的来回传输，而且如果有新的要求，组态也很困难。IIoT中的控制网络将把IP寻址从网关移到现场总线这一级，于是网关的功能性（如数据转换为通用的格式）将集成到通信芯片中去。这样连接网络的功能将更多地依赖于路由器。
1704013301
1704013302
·数据包的恢复：对于IIoT的链接是要考虑成本的，因此在成本限制下可能要面临由于干扰、噪声和碰撞而丢失数据包的情况。IIoT的协议栈必须考虑迅速恢复数据包的问题。
1704013303
1704013304
2.工业物联网的架构
1704013305
1704013306
工业物联网的架构如图3-15所示，由设备层、存取层和云/分析层组成。设备层是一种由大量可自主控制的设备构成的大规模的、高可靠性、高信息安全的网络。存取层从许多设备层采集小数据，并执行分散决策规则。工业物联网中的设备和装置之间的通信被处理为小数据，当许多小数据集结起来，便成为大数据中的一个部分。云/分析层处理、分析大数据，并据此引导整体智能。
1704013307
1704013308
工业物联网包括四个主要基础部分：智能资产设备，数据通信基础设施，数据分析、应用解释和对数据采取的行动，人（管理者、执行者、操作者等）。
1704013309
1704013310
1704013311
1704013312
1704013313
图3-15 工业物联网的架构
1704013314
1704013315
智能资产包括机械设备和其他具有传感器、处理器、存储能力和通信能力的资产设备。在一定的场合，这些资产可能具有相关联的虚拟体或由软件定义的组态支持和性能支持。智能资产将生成许许多多的数据和贯穿价值链的共享信息。一些资产设备还具有自学习、自组织的能力，或者具有自治的操作能力。
1704013316
1704013317
数据通信基础设施包括互联网，它能使智能资产及其他实体间进行数据通信，如现场总线、工业以太网；还包括属于4G通信的LTE、IEEE 802.15.4和ZigBee、Wi-Fi；以及基于云计算的、适应大数据存储要求的基础设施。
1704013318
1704013319
强有力的分析方法、算法与相关软件，它们是提升资产优化和系统优化的关键。用预测性分析有利于减少非计划停车带来的损失。由这些分析工具生成的新信息将支持新的转型升级的业务模型，并且使单纯提供产品的企业转变为面向服务的企业。
1704013320
1704013321
人在物联网中通过更多地存取数据、分析工具、更好的信息，在充分利用所产生的资源的基础上不断增强决策能力。高质量的决策将变得越来越普遍，而智能的信息会在人们需要的时刻和地点获得。而且，人将通过社会、移动工具及应用，不断地与机器、系统和其他有关的人员产生更好的连接。
1704013322
1704013323
表3-4列出了构成工业物联网的各个部件及其功能性。
1704013324
1704013325
表3-4 工业物联网的各个部件及其功能性
1704013326