物聯(lián)網(wǎng)最主要的驅(qū)動(dòng)力之一來(lái)自于商業(yè)和工業(yè)化應(yīng)用，因?yàn)檫@可以大規(guī)模地體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不過，傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備往往不喜歡改變，因?yàn)榭刂圃O(shè)備數(shù)量龐大、安全可靠性等原因。不久前，英特爾的子公司全球產(chǎn)品與營(yíng)銷高級(jí)副總裁Jim Douglas用生動(dòng)的比喻講述了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的部署。
數(shù)以千計(jì)的PLC管理并不難
物聯(lián)網(wǎng)是非常有意思的概念。之前30年，業(yè)界一直在幫助客戶安全地防護(hù)好他們的數(shù)據(jù)，封閉在生產(chǎn)系統(tǒng)之內(nèi)，不至于外泄。但是，現(xiàn)在我們又要幫助客戶把企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)開放，給出數(shù)據(jù)，分享數(shù)據(jù)，傳到云端。
在IT(信息技術(shù))端，強(qiáng)調(diào)的不是物理設(shè)備的安全性，而是數(shù)據(jù)的安全性。而物聯(lián)網(wǎng)主要是強(qiáng)調(diào)既要滿足物理設(shè)備的需求，也要滿足IT架構(gòu)下數(shù)據(jù)安全性的需求。
以工業(yè)PLC的物聯(lián)網(wǎng)部署為例，如何把開發(fā)出來(lái)的軟硬件部署到上千個(gè)PLC(可編程邏輯控制器)上，同時(shí)你還可以去監(jiān)測(cè)、控制這些設(shè)備?
第一步，過去你肯定是一個(gè)個(gè)地裝硬件，然后再一個(gè)個(gè)地裝軟件。但是在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，你就不用一個(gè)個(gè)地裝軟件了，全部是遠(yuǎn)程操作。安裝的過程首先是你知道它已經(jīng)裝上了，已經(jīng)辨別出來(lái)了。同時(shí)要確保它是聯(lián)網(wǎng)的，但是要限制它能夠訪問網(wǎng)絡(luò)的功能。總之，就是你安裝的過程是一個(gè)合規(guī)的過程，它符合安全的性能要求。
接下來(lái)進(jìn)行配制。就像你買了一部新手機(jī)，上面會(huì)提示你有最新的操作系統(tǒng)，問你要不要下載。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的提示?因?yàn)槭謾C(jī)從出廠到你手里可能已經(jīng)3個(gè)月了，軟件更新迭代的速度較快，你肯定希望你的硬件上跑的是最新的軟件。
安裝、配置好之后，你要檢測(cè)它是否正常工作。接下來(lái)你就要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析了。通過數(shù)據(jù)分析找到各種變化的趨勢(shì)，做出運(yùn)營(yíng)管理的決策。在運(yùn)行一段時(shí)間后，設(shè)備可能需要更新?lián)Q代，直到其生命周期到了退役的終點(diǎn)，這期間都需要進(jìn)行管理。
不過，管理需要考慮多方面因素。在工廠里，采用物聯(lián)網(wǎng)RFID射頻識(shí)別工具集后，現(xiàn)在不僅可把目標(biāo)設(shè)定成我的測(cè)試APP，還可以在大規(guī)模的幾千件上面同時(shí)測(cè)試。在以前的物理技術(shù)中，你要做任何測(cè)試，必須把它拿到實(shí)驗(yàn)室里。但在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，就已經(jīng)把這個(gè)應(yīng)用開發(fā)放到云端了，可把整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程虛擬化。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，你所創(chuàng)建的任何的APP都可以在虛擬化的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架中進(jìn)行測(cè)試。
比如在云端實(shí)驗(yàn)室，一千件PLC同時(shí)進(jìn)行大規(guī)模的使用測(cè)試。測(cè)試的過程也是調(diào)試的過程，可確保它真地放到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中使用時(shí)是可以非常平穩(wěn)運(yùn)行的。而且測(cè)試的不是一件，而是上千件。調(diào)試成功后，我對(duì)現(xiàn)實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中去部署它就非常有信心了。
第三步要做的是管理和部署設(shè)備云。這個(gè)設(shè)備云代表你在部署的過程中可以控制這些設(shè)備。比如，我開發(fā)出來(lái)新的APP后要把它裝在一千個(gè)PLC上面，我要確保每一個(gè)PLC上都要同時(shí)跑這個(gè)APP，而且我是遠(yuǎn)程操作。一旦裝載了這些APP之后，我還要進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控。同時(shí)我還要從設(shè)備上收集運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)，看他們是否正常。我也可以加一些商務(wù)邏輯在里面，比如這個(gè)設(shè)備我希望他在某一個(gè)溫度區(qū)間里。如果超過溫度的上限這個(gè)設(shè)備就給關(guān)掉，停止一段時(shí)間后再開始。
再回到一開始的概念，從前端設(shè)備上提取這些數(shù)據(jù)，上傳到云端，云端進(jìn)行分析之后把結(jié)果再帶回到設(shè)備這端，這就是整個(gè)的循環(huán)過程。
煉油廠的改變
如何改造傳統(tǒng)工廠?舉一個(gè)煉油廠的例子。因?yàn)槭?xiàng)目一般對(duì)安全性要求很高，所以很多設(shè)備都是三倍冗余度。如果我們觀察一下整個(gè)設(shè)備的架構(gòu)(如下圖左圖)，可以看到最底層的架構(gòu)是開關(guān)閥，要去控制開關(guān)和閘，你就要有PLC去進(jìn)行控制。再上面一層是控制單元，控制所有的PLC。
為了確保這個(gè)設(shè)備系統(tǒng)是安全、可靠，需要隨時(shí)有備份，因此盡管你只需要1000件，但是備份三倍就變成3000件。一個(gè)設(shè)備壞了，第二個(gè)設(shè)備馬上就要上線，第二個(gè)設(shè)備壞了第三個(gè)設(shè)備立即上線。
這種設(shè)備整個(gè)的開發(fā)、維護(hù)成本是非常高昂的。因?yàn)樗杏布䲠?shù)量龐大，而且硬件需要人工一一測(cè)試，包括更新里面的軟件。所以傳統(tǒng)安全要求的行業(yè)根本就不愿意采用任何新技術(shù)，盡量繼續(xù)維持。所以這樣的化工廠，20年基本上技術(shù)設(shè)備是一成不變的。
1995年互聯(lián)網(wǎng)論文已經(jīng)開始發(fā)表，到現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與技術(shù)日新月異，但煉油廠20年都沒變過!提供的建議如上圖，下面叫執(zhí)行器、控制器，中間那層是PLC，最上面一層是控制層。現(xiàn)在我們干脆把最上面的控制層拿掉，把它們?nèi)刻摂M化。我所有的控制層全部都是云端的虛擬。因?yàn)樘摂M化了，所以我可以持續(xù)地進(jìn)行最新的版本更新。
這是一個(gè)非常好的夢(mèng)想。但是像石化這樣的傳統(tǒng)企業(yè)，對(duì)安全性的要求非常之高，還要求實(shí)時(shí)性、可靠性。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，你正坐在辦公室里，突然收到了一個(gè)軟件更新的郵件，說我要更新你的outlook，要8個(gè)小時(shí)的下載時(shí)間。你無(wú)法保證這8個(gè)小時(shí)都讓它做下載這件事，否則你的控制怎么辦?可能發(fā)生的事故怎么辦?因此這并不是一種可行的方案。
