连接设计

正如血液滋养着人体的每个单独系统一样，信息和数据是组织每个部分的命脉。问题是大多数组织之间的联系很差。因此，这种生命线无法在系统之间正常流动，导致每个系统孤立、未充分利用和营养不足。

数据孤岛是系统连接不良的症状，这会导致时间和资源的浪费，并导致决策失误、机会错失和工作重复，因为每个员工都试图从他们自己的、很可能已经过时的缓存中重新创建现有数据集信息。

数据是组织的命脉。 （来源：Bentley 系统公司）

对统一和汇总信息的需求

解决数据孤岛问题的方法是改善这些数据孤岛和系统之间的连接性。工业 4.0 和数字孪生等行业趋势和标准是对统一和汇总信息的需求的顶点，以连接和管理新旧数据源，从而创建更全面、连接更紧密的生态系统。

连接性设计不仅扩展和提倡连接性的进步，而且将连接性嵌入到解决方案和软件的实际设计中。按照设计，系统应该能够在不同的系统或组件之间发现、继承、评估和共享智能。我们应该能够在子单元层面实时监控、分析和控制，并在系统层面和整个生态系统内实现数据可视化。这是加速数字化的粘合剂。

打开总是胜利

开放意味着您不会被锁定在单一供应商解决方案中。您可以自由导入和导出数据。当您使用开放技术编写应用程序时，它可以在任何地方运行。它不必在任何特定的云中运行，也不会强迫您将数据存储在受服务条款约束的云中。您将始终能够访问和导出您的数据。

当组织允许在多供应商设备之间交换数据而没有任何封闭或专有限制时，组织可以从中受益的许多优势。当使用非专有的开放标准时，可以确保数据源和端点之间的互操作性不受任何限制。无论使用何种设计平台，都可以轻松完成同行评审，因此设计团队可以协作、创新并以极低的成本加速开发，同时确保数据稳健可靠。

开放取决于标准化

对于大多数组织而言，他们的信息技术基础设施是新的、遗留的、本地的和云应用程序和服务的大杂烩。这些系统不能在一夜之间被取代，并且必须在未来几年甚至几十年的互联信息生态系统中发挥作用。这些异构且通常分布在不同地理位置的系统之间的实时信息交换对于支持跨职能业务流程的复杂业务场景至关重要。

行业标准促进了开放性并实现了来自不同供应商的产品之间的互操作性。它们为相互理解和促进沟通提供了基础，从而改善了企业间的沟通并加速了发展。具有持久力的互操作性标准包括：

• ISO 15926 用于资本项目中的数据集成和互操作性。它解决了系统之间数据的共享、交换和移交问题。
• ISO 18101 为系统之间、单个系统（包括硬件和软件）和组件之间的互操作性要求提供指导。该标准源于开放标准 MIMOSA CCOM。
• OPC-UA（统一架构） 是工业 4.0 和工业物联网 (IIoT) 最重要的通信协议之一。它标准化了工业环境中机器、设备和系统之间的数据交换，以实现平台独立性和互操作性。
• RAMI 4.0 是一种标准化模型，用于定义面向服务的架构 (SOA) 和用于网络通信、数据隐私和网络安全的协议。

开放互操作性的行业标准使供应商能够共同开放他们的系统，以便供应商软件的用户可以全面了解他们的资产和数据。

边缘或云，两全其美——只要它们相互连接

在您的组织中引入 IIoT 时，您可能会考虑利用边缘设备直接在该设备上收集和处理来自该设备的数据，从而使计算能力更接近数据收集点（IIoT 设备的位置）。这就是所谓的边缘计算。

边缘计算的作用是摄取、存储、过滤数据并将其发送到云系统。 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种控制系统架构，专为工业应用的远程监控和控制而设计。云计算和边缘计算之间的区别只是处理发生的地方。云通过一个集中的数据中心工作，而边缘计算是一个点的集合。使用云计算来集中和聚合信息有很多好处，最终可以形成一个完整的设施数字孪生。但使用边缘计算也有同样有效和重要的原因，从延迟和带宽问题到成本、可靠性和隐私问题。

超连接环境中的边缘设备。 （来源：Bentley 系统公司）

最终，在超连接和开放的环境中，无论是在集中式还是分布式/边缘 IIoT 生态系统中，决策者获取资产性能的完整、及时、准确和值得信赖的画面非常重要，这会导致数据孤立的生态系统中不可能获得的各种好处。

此外，虽然 IIoT 馈送具有巨大的个人价值，但它们必须与来自传统遗留数据源的信息连接并结合，包括资产登记、工作时间表、性能、故障和可靠性管理计划以及维护活动，以优化其对企业的价值。决策者。

业务成果和决策

注入超连接时，业务成果可能会发生变化。例如，监控钻井作业的团队可能想要确定何时触发更换钻头并尽量减少停工。钻头尖端的摄像头和相关传感器测量振动、温度、角速度和运动，然后传输时间序列信号，包括视频、音频和其他数据。这些数据必须在目标识别、精确地理定位和流程链接方面尽可能接近实时地进行分析。

高级预测分析将钻头状况与过去的模式和类似的钻机或地质进行比较，以确定钻井速度和性能何时会降低到可容忍的速度以下，并识别可预测的组件故障。这些预测与钻井计划相结合，将使作业者能够决定何时更换钻头。

理想情况下，备件供应链可以根据预测或更换决策自动触发。触发后，采购订单之后是运输和物流以进行交付和劳动力调度以在破损之前执行更换。获取有关每个过程和操作的钻头和滞后时间的数据，用于未来的汇总研究或。

在这种情况下，需要将来自设备的信号合成为一组聚合统一的信息以获得最佳价值。在这种情况下，最好将时间序列信号、资产注册数据、性能数据和指标一起评估。

清楚地将云计算和边缘计算与工程模型、可靠性分析、供应链和维护数据相结合提供了最好的结果，但只有在连接数据集和数据的架构中才有可能。互联数据提供实时上下文，让您可以了解资产绩效如何影响关键业务指标。

人员、流程和数据连接

当我们说“设计的连通性”时，我们也指人与人之间以及人与数据之间的连通性。连通性的业务战略可带来生产力的指数级增长。

业务流程集成不仅仅与软件有关，当然也不仅仅与 IT 有关。业务流程集成将组织的文化与改进的数据分析策略相结合，并使数据能够被人操作或实时自动化。业务流程集成是一项旨在利用连接性的关键业务计划。

Bentley 的 iTwin 互联数据环境

Bentley 的 iTwin 连接数据环境。 （来源：Bentley 系统公司）

在 Bentley 的 iTwin Connected Data Environment 示例图中，与数据采集和聚合相关的业务流程相互连接，共同为实时数字孪生的创建做出贡献。在这种情况下，来自 CAD 工具的工程模型，例如来自 Bentley、AVEVA 或 Hexagon 的那些实现基于 ISO 15926 标准的模式的工程模型是通过所谓的桥梁获取的。桥 A 和 B（也称为连接器）理解这些模式并将它们转换为 iModel BIS 模式。从那里获取的数据被聚合成一个统一的工程数据集，然后可用于可视化和分析。

同时，来自配置和可靠性管理工具的信息被收集并转换为符合行业 CCOM 的数据模型。与 iModel 一样，这些运营数据被收集并统一到运营数据中心。在那里，它可以报告并结合驻留在 iModelHub 中的工程数据和几何数据，以及通过 Microsoft Azure IoT 中心提供的 IIoT 数据，为用户提供完整、实时的数字孪生。

数字孪生是物理资产、流程或系统的数字表示，它使我们能够了解其性能并对其进行建模。数字双胞胎不断更新来自多个来源的数据，这使它们能够反映现实世界系统或资产的当前状态。万物互联，使用这些信息支持决策的能力是数字孪生的真正价值得以实现的地方。

为什么要开放，为什么要连接，为什么是现在？

每个人都说“开放”。但是没有开放程度——要么你是故意的，要么你不是。开放技术旨在具有供应商切换功能。采用开源和开放互操作性标准（如 ISO 15926 和最近的 ISO 18181）并在本机嵌入模式，使客户和第三方开发人员尽可能轻松地与应用程序和云服务进行交互。

开源和开放数据为创建完整、高保真数字孪生体铺平了道路，该数字孪生体从设计、施工、调试、维护和运营的各个方面全面代表设施。

开放和互联本身并不是目标。这是一种内置于组织结构中的企业战略，使技术用户能够轻松访问他们的数据。