物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正在改變?nèi)藗兣c周圍事物互動(dòng)的方式。它不僅對消費(fèi)者應(yīng)用有吸引力，而且對工業(yè)領(lǐng)域也有吸引力，這就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT（Industrial IoT）。
IIoT連接所有工業(yè)資產(chǎn)，包括機(jī)器、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)流程。因此，大量的數(shù)據(jù)被收集以提供分析解決方案，以實(shí)現(xiàn)最佳的工業(yè)運(yùn)營。IIoT影響著整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，是智能制造的必然要求。
“物聯(lián)網(wǎng)”是“互聯(lián)網(wǎng)”的擴(kuò)展，從概念上，物聯(lián)網(wǎng)離不開互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，前者以“感知”為核心，后者以“鏈接”為核心。事實(shí)上，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)正在從單純的“人上網(wǎng)”發(fā)展成為包含人和物的互聯(lián)。有理由相信，“物聯(lián)網(wǎng)”與“互聯(lián)網(wǎng)”的界限會(huì)越來越模糊。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”可以看作是“互聯(lián)網(wǎng)”的子集。它是企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、營銷與服務(wù)的“工業(yè)互聯(lián)”。而“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”又可看作是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的子集，感知（或傳感）是其基本特征。事實(shí)上，通俗地講（雖然不準(zhǔn)確但便于理解），工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重在“工業(yè)管理”，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是“工業(yè)管理”中的“工業(yè)操作”。
物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
1、物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）可實(shí)現(xiàn)物物相連、物人相連、人與人之間任何時(shí)間、地點(diǎn)的有效連接。物聯(lián)網(wǎng)使得傳感器和設(shè)備可以在智能環(huán)境中無縫通信，并以方便的方式實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的信息共享。
在過去幾年中，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一種新趨勢，移動(dòng)設(shè)備，交通設(shè)施，公共設(shè)施和家用電器都可以用作物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。日常生活中的電子設(shè)備（如：手表）以及家用電器（如冰箱）都可以連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器設(shè)備感知并傳送數(shù)據(jù)，設(shè)備和物體可以通過各種通信方式連接，例如，如藍(lán)牙、WiFi、ZigBee和GSM，上述設(shè)備接收遠(yuǎn)程控制設(shè)備的命令，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)與物理世界的集成，以提高了人們的生活水平。
2、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）涵蓋了機(jī)器對機(jī)器(M2M）和自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)通信技術(shù)領(lǐng)域。IIoT讓人們更好地理解了工業(yè)生產(chǎn)過程，從而實(shí)現(xiàn)高效和可持續(xù)的生產(chǎn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)旨在實(shí)現(xiàn)海量工業(yè)實(shí)體的智能化協(xié)作，改變工業(yè)生產(chǎn)形態(tài)的未來工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，需要運(yùn)用新一代技術(shù)理念，對不同種類工業(yè)實(shí)體乃至整個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模和管控，對工業(yè)和社會(huì)資源進(jìn)行高效整合，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)體的智能化發(fā)展。
3、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
我們從不同的角度闡述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，以便更深入地把握其內(nèi)涵。
從工業(yè)系統(tǒng)的角度，文獻(xiàn)[4]給出了比較簡潔的IIoT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分為三層：物理層、通信層和應(yīng)用層。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由廣泛部署的物理設(shè)備組成，如傳感器、執(zhí)行器、制造設(shè)備、設(shè)施實(shí)用程序以及其它工業(yè)制造和自動(dòng)化相關(guān)對象。
由眾多通信網(wǎng)絡(luò)的集成，如無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)（WSANs）、5G、M2M、SDN等。在智能工業(yè)應(yīng)用中，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將必然支持相當(dāng)數(shù)量的傳感器和執(zhí)行器的互連。
由各種工業(yè)應(yīng)用組成，包括智能工廠、智能供應(yīng)鏈等。這些智能工業(yè)應(yīng)用利用眾多的傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、精確控制和有效管理。
上述結(jié)構(gòu)簡單明了，便于理解IIoT的基本概念。
4、基于云的IIoT基礎(chǔ)架構(gòu)描述
描述了典型的基于云的IIoT基礎(chǔ)架構(gòu)，由三層組成：設(shè)備層，網(wǎng)關(guān)層和云服務(wù)層。
設(shè)備層包括異構(gòu)IIoT設(shè)備，從功能強(qiáng)大的計(jì)算單元到極低功耗的微控制器，不一而足。這些設(shè)備通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)關(guān)層。
大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的資源有限，包括內(nèi)存大小、計(jì)算能力和通信帶寬等。此外，這些設(shè)備及其所采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有高度的異構(gòu)性，給IIoT設(shè)備的互連帶來了很大的挑戰(zhàn)。由于異構(gòu)性，設(shè)備之間的互操作性應(yīng)當(dāng)放在首位，以使得異構(gòu)設(shè)備可以在語法和語義上以用戶可接受的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
大多數(shù)公司和組織都部署自己的自定義網(wǎng)關(guān)來管理本地IIoT網(wǎng)絡(luò)，聚合數(shù)據(jù)，并充當(dāng)通往云的橋梁。這些定制的網(wǎng)關(guān)通常是已部署的IIoT基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，直接導(dǎo)致“煙囪式”解決方案。這進(jìn)一步導(dǎo)致了互操作性問題，即一個(gè)組織提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)不能被其他組織的設(shè)備共享或使用（由于不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，數(shù)據(jù)格式等），并且所采用的安全機(jī)制通常是專有的。
云服務(wù)層提供與云相關(guān)的功能，例如數(shù)據(jù)庫服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，以管理本物聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)。本地物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)層共同構(gòu)成了最常見的現(xiàn)有基于云的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。
人工智能和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)目前正在融合期，制造業(yè)生產(chǎn)流程數(shù)字化，能夠大大提高生產(chǎn)力，及工作效率。用于制造業(yè)的算法制定，針對具體的流程量身定做，能夠減少生產(chǎn)浪費(fèi)，提高流程穩(wěn)定性，大大縮短生產(chǎn)時(shí)間。
5G時(shí)代的到來，意味著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大范圍興起；移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的飛速發(fā)展，將會(huì)令工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)的大幅度增長。
在線消費(fèi)趨勢改變了客戶對服務(wù)、速度和效率的想像，供應(yīng)鏈4.0通過數(shù)字化滿足客戶需求，并從內(nèi)到外改變整個(gè)供應(yīng)鏈格局。
在操作技術(shù)和信息技術(shù)已經(jīng)逐步融合的時(shí)候，協(xié)作才是我們真正的目標(biāo)。許多制造商正在將操作技術(shù)和信息技術(shù)的進(jìn)程不斷推進(jìn)，以提高數(shù)據(jù)觀察力的準(zhǔn)確度和無限性。
物聯(lián)網(wǎng)將制造商從早期概念驗(yàn)證轉(zhuǎn)向解決方案試點(diǎn)部署，例如預(yù)測性維護(hù)、量預(yù)測等。雖然測性維護(hù)幾乎是最近各種工業(yè)4.0會(huì)議的熱門主題，但其實(shí)仍然需要足夠的時(shí)間收集足夠多的數(shù)據(jù)，以便提供全面的投資回報(bào)。隨著一些大型行業(yè)參與部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，之后將會(huì)有更多關(guān)于解決方案如何能夠有效實(shí)施的信息。
伴隨著邊緣計(jì)算的不斷普及，新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端也不斷涌現(xiàn)，它們的本質(zhì)，其實(shí)是計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)連接能力。但是通過向云端發(fā)送來保護(hù)數(shù)據(jù)，最終還是會(huì)增加終端的風(fēng)險(xiǎn)。對組織網(wǎng)絡(luò)安全的威脅，讓我們看到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的繁榮，面向工業(yè)控制系統(tǒng)安全將成為主流。
