加速工业 4.0 时代 IT/OT 融合之路 【第二部】

by Canonical on 15 February 2023

欢迎阅读关于工业 4.0 时代操作技术 （OT，operational technology） 与信息技术 （IT，information technology） 之间鸿沟填补的迷你博客系列，本系列由三部分组成；在第一部分中，我们概述了 IT 和 OT 这两个现代工业工厂的技术层面，为这个系列的其余部分做了铺垫。

本博客中，我们将直面这两个领，并讨论自动化金字塔概念来拓展这一知识。而在本系列的最后一部分中，我们则将提出案例，阐述如何缩小鸿沟，并享受工业 4.0 时代带来的红利。话不多言，让我们直接开始吧。

工业 4.0 时代尚未展示出其在工业制造业中的充分潜力，因为 IT 和 OT 这两个技术领域彼此隔离，形成了防火墙。为了充分受益于第四次工业革命并实现数字化转型，制造商需要克服来自 OT 层面、IT 领域和物联网（IoT）的机器控制之间的界限。

由于两个领域间的固有差距，情况十分复杂。工业企业如何使之变得连贯有条理？

工业 4.0 时代中的自动化金字塔

IT 和 OT 在现代工厂的自动化和技术进步中发挥着不同的作用。70 年代不断增长的计算能力和水平专业化推动了自动化金字塔的崛起。

自动化金字塔的五个层级分别为：

1. 现场级别：生产场所或车间，传感器、执行器和电机等仪器设备所在的地方；
2. 控制级别：用于传感和操作，可进行 PLC 和 PID 操作；
3. 监管级别：用于监管控制和数据采集的 SCADA 软件；
4. 规划级别：制造执行系统（MES）监管工厂的制造过程；
5. ERP 级别：企业资源规划（ERP）或业务规划和物流的管理级别。

这种战略层次结构适用于早期的生产规划和物流流程。然而，如今这种结构已不再可行，因为制造商的目标是通过连接其所有资源、设备、工具和机械来开启数字化转型。

将现代 IT 和消费者技术与操作技术世界进行比较时，就会显现出明显的差异和技术匮乏。

一方面，IT 生态系统见证了无线（OTA）固件更新的出现。同样，安全应用程序编排范例使得每个设备都由软件定义并启用应用程序，而工业机器智能最终成为其运行软件的一个功能。从应用程序商店到语音识别、现代编程语言（如 Java 和 Python），再到 Git Hub 的版本控制，IT 是最新技术进步的同义词。

这两个领域间的另一明显区别在于对安全性和网络的关注。此外，IT 通常是公司级（CIO），而 OT 则是在工厂工程层面的本地组织。

另一方面，现代工厂仍需要昂贵的人工干预，通过工程师下到车间实地考察。像 IEC 61131 或 G-Code 这样的专业编程语言会在软件与硬件分离的情况下渗透到工业环境中。

OT 因缺乏安全性和网络，而不再可行，因为公司的目标是加速其工业转型。 

总而言之，IT 存在于 2022 年，而 OT 仍像停留在 20 世纪 80 年代。

工业 4.0 时代 IT/OT 融合之路

IT 和 OT 的融合是智能制造、软件定义的工业系统和新一代智能工厂的先决条件。IT 和 OT 需要产生碰撞才能加速工业转型并抓住市场机遇。两个领域的融合之路极具挑战性，因为到目前为止，这两个领域是分开运作的，拥有不同的系统、技术和供应商。然而，IT 和 OT 在不断地相互靠拢，彼此重叠。 

这种合并始于制造执行系统 （MES）。MES 最初由工程队和 OT 全权负责，而现在由 IT 部门监管的标准网络和计算机组成。PLC 系统也是如此，因为它们逐渐采用了来自 IT 领域的功能。随着 IT 逐渐成为工业制造设备和工具的一部分，那些在 IT 领域取得成功的技术将被用于在 OT 领域提供价值。

考虑到自动化金字塔和 IT/OT 防火墙，我们现在明白，问题比孤立的解决方案、杀手级应用程序或单独采用 AI/ML 更具包容性。但是，工业制造商和供应商需要采取一种综合的办法来消除分歧。

弥合差距需要将安全性、网络、可见性及透明度移植到车间和生产操作中。工业先驱需要监管并控制企业中的物理设备和流程。IT 和 OT 间的融合要求从封闭的标准和接口过渡到包含开源软件和现代 IT 解决方案。

拥有一个能够对远程位置设备进行 OTA 更新的安全、可互操作的平台，这样的要求过分吗？我们如何确保跨垂直领域的解决方案能为 OT 领域带来标准化和同质性？我们将在第三部分进行探讨。

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