释放智能IIoT赋能工厂的优势
工业物联网推动第四次工业革命
工业物联网（IIoT）持续释放第四次工业革命（即工业4.0）的潜力。这一工业时代的特征是嵌入式自动化技术和强大的无线传感器，它们驱动着智能互联工厂的制造与生产。
迈向更高度自动化
智能工厂自主系统中的许多IIoT设备结合了人工智能（AI）、移动边缘计算（MEC）基础设施、摄像头、控制系统、计算机视觉、增强现实（AR）、机器人技术和机器学习（ML），实现实时、交互式的数据通信。这些创新自动化技术正从“科幻概念”向大规模商业应用持续演进。
随着数字化转型时代的推进，我们越来越多地看到由物联网、AI、ML等创新技术驱动的机器人技术在智能互联工厂中应用。我们正处于一个非凡的连接、互操作和自动化时代，远远超越了简单的机器到机器（M2M）交互。来自多样化无线传感解决方案平台的物联网数据可以转变互联工厂的运营。
实时决策的时代
如今，互联工厂机器能够自主做出许多由物联网-AI-ML赋能的实时决策，以控制和自动化流程，保持生产无缝运行。同时，主控室和车间的管理人员通过低功耗、长距离无线传感器远程监控设备、工人和机器，并快速做出数据驱动决策，以：
提升成本与运营效率
增强生产与产品安全
预测机器与设备维护
转变业务流程与价值
互联机器带来有价值的数据洞察
正常运行时间是制造业的生命线。单台机器故障或失效可能引发连锁反应，导致上市时间延长，并可能造成从产品交付到客户服务的全链路破坏性停机。
IIoT的数据是智能互联工厂的“货币”。它通过从根本上影响人或机器如何及何时接管控制、进行纠正、执行维护和精简生产，产生反应性、预测性甚至变革性的价值。来自IIoT的可操作数据是互联工厂的核心优势。
利用数据驱动仪表盘、分析工具和运营管理系统，引领组织实现更好的创新、效率和盈利能力。无线传感器数据激活了IIoT在工厂各环节的价值——从更快的纠正反应到预测性管理，再到变革性的业务创新。
助力工厂传感器数据充分发挥价值
人与机器必须无缝协作和共享信息，以编排理想的生产性能。嵌入或安装在几乎所有资产上的无线传感器，能提供管理者所需的数据，使工厂高效运转并优化流程。
制造商可采用多种策略，确保无线传感器数据从互联工厂中获得最大价值。以下是三个关键的数据管理方法。
利用控制系统的自主功能。 在互联工厂中，许多关键资产作为无缝整体协同工作。其中最重要的两个资产是工业控制系统（ICS）和可编程逻辑控制器（PLC）。ICS通过集中管理工厂内的数据、设备、系统、网络和控制，运行和自动化工业流程。相比之下，PLC既可作为独立的传感器数据采集中心，也可集成到ICS中作为整体系统的关键控制组件。
预测性维护依赖于ICS和PLC。它们接收、处理并投入使用的传感器实时数据，对工厂的运行、维护和自动化至关重要。
制造商可利用来自传感器系统的数据，通过先进诊断、分析和洞察提升生产力、降低成本、改善安全。ICS是这一举措的核心。ICS发起的自动化流程释放了IT和运营技术（OT）专业人员，使他们能专注于优化工厂，而无需担心被动或例行维护任务。工厂管理者可提前掌握机器性能问题，从计划性维护转向预测性维护。通过ICS过滤传感器数据，技术人员可知晓哪些机器需控制以及何时需要维护。
打破数据壁垒与孤岛。 数据集不应局限于单个部门。在信息时代初期消除数据孤岛至关重要，自从机器开始相互对话并与人类对话以来，这变得更加迫切。
从挖掘IIoT数据中可获得大量突破性创意和改变业务的机会——这是其主要优势之一。数据分析应在微观到宏观的全谱系上无缝进行——从单台机器性能分析到整个互联工厂的集体分析。当消除IIoT数据访问和分析的障碍，让从生产线维护经理到业务分析师再到高管的所有人都能参与时，你就处于创新的最佳位置。
采用精益数据共享方法。 在全球工业规模上，IIoT产生海量数据。即使在小得多的规模上，工厂管理也可能被数据的速度和体量淹没。边缘计算可通过向一线工厂管理者和机器提供可操作的传感器数据，帮助其快速或自动做出实时决策。借助智能传感器和网关进行边缘计算——即在数据生成地高效采集、存储和处理数据的方法——管理者无需分析大量原始数据即可采取行动，也无需等待数据发送到云端、导出、映射和分析，就能得到边缘设备已提供的相同结论。
虽然持续改善数据访问和分析很重要，但关键是不要让非数据分析师的人员过载。将数据警报、数据流和报告限制在与个人角色相关的内容上。当获得重大新数据洞察时，确保关键利益相关者知情，并分享特定数据点为何对不同部门重要。
无线传感器平台支撑维护与业务优化
工厂自动化需要采取谨慎、系统的方法。如果你不知道某台机器振动过大，那么无论自动化程度多高都无济于事。振动可能预示机器即将故障，进而导致整个或部分自动化机器系统离线，造成非计划、不必要的停机。教训是：即使只有一个齿轮松动，自动化体系也可能崩塌。
覆盖全厂的低功耗、长距离无线传感器平台可解决这一问题——这是一个独立于但互补于自动化系统的基础解决方案。该传感器网络可包含加速度计、振动仪、电压电流检测测量、倾角、无源红外（PIR）运动、温度、空气质量、湿度等多种传感器。
主要在幕后工作的网络化无线传感器平台，确保互联工厂的主要性能和状态监测不仅具有预测性，更能转化为业务优化和创新。
关键传感器平台组件
为跟上工业4.0的演进，互联工厂致力于实施以下要素。
运行工业级、无线、低功耗传感器平台，专注于实时数据传输、预测性维护和提升正常运行时间。无线传感器网络可设计为：
仅在传感器通信时消耗电力，从而节约能源并延长电池寿命
当预设参数被超越时，通过短信、邮件或语音通话即时发送警报
提供趋势数据和数据日志，用于一般洞察和合规数据
利用预配置算法和按需处理，通过传感器和边缘网关简化数据采集、传输和分析，而非人工监控机器和在剪贴板清单上记录数据。随后通过应用程序接口（API）、串行Modbus网关和PLC将数据过滤至控制系统。这样只有可操作数据和传感器警报会实时流动，原始数据可记录或存储在数据库中供后续分析。
通过楼宇自动化与控制网络（BACnet™）数据通信协议或Modbus TCP/IP与楼宇管理系统（BMS）集成
通过在全厂传感器网络中增加端到端数据安全平台，强化风险管理。
采用包含数据加密的传感器系统，使用Diffie-Hellman密钥交换算法和128位高级加密标准（AES-128）密码分组链接（CBC）对称密钥加密，保护数据免遭泄露。
使用传输层安全（TLS）加密保护连接到传感器网络的Web服务器和浏览器。
增加256位安全哈希算法3（SHA-3）认证，保护数据从生成到消费全过程。通过加密哈希函数针对每个传感器的唯一密钥评估安全数据令牌。
利用无线跳频扩频（FHSS）增强长距离无线传感器通信可靠性。 这种可靠的长距离鲁棒频谱中，信号在快速变化的无线电频率间扩展和跳跃。该通信频谱高度抗干扰，且信号难以拦截，因为它们仅在极短间隔内传输。这使FHSS本质上具备网络安全性。采用FHSS，无线传感器的数据通信具有：
强抗物理阻挡、外部无线射频系统和电磁干扰（EMI）的能力
制造环境中高达1200+英尺的连接距离
互联工厂管理者可使用集成无线系统优化工厂运营的各个方面。 他们可并行实施自动化系统，同时优化维护和生产流程，例如：
增加自主导引车用于拣选包装库存、物料搬运、定位和交付。
使用工业机器人进行电弧焊和点焊、照看机器、喷漆、搬运组装、胶接连接零件等。
在装配线和机械臂上安装加速度计，在电机上安装振动仪，用倾角传感器检测机器安全运行，用电流表监控功耗。
在暖通空调系统、生产区域和电机安装温湿度传感器，在受限区域和生产控制区域安装PIR运动传感器。
核心结论
制造商应实施提供实时可操作数据的IIoT传感器平台，以预测机器停机、提升运营效率、改善利润，并收获最新工业革命的红利。
本文由Monnit创始人兼CEO Brad Walters撰写（美国犹他州南盐湖城）。更多信息请联系：brad.walters@monnit.com 或访问 www.monnit.com.
传感器