智慧工厂：智慧工厂什么样.docxVIP

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智慧工厂

智慧工厂什么样

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导读

过去几十年，数字技术一直在改变我们生活的世界。比如说，物联网(IoT)和云计算就引发了我们社会生活和企业运营方式的变革。这场变革已开始进入工业领域，最明显的就是工业物联网(IIoT)和工业4.0，以及这些力量对智慧工厂等其他创新理念的推动。

过去几十年，数字技术一直在改变我们生活的世界。比如说，物联网(IoT)和云计算就引发了我们社会生活和企业运营方式的变革。这场变革已开始进入工业领域，最明显的就是工业物联网(IIoT)和工业4.0，以及这些力量对智慧工厂等其他创新理念的推动。

智慧工厂可在IIoT和云技术的推动下取得长足进步。例如，使用来自IIoT和在云端处理的数据，预测性分析能够为智慧工厂优化各种过程。然而，包括钢铁厂在内的很多工业企业，其系统大多有更为严格的要求，比如实时计算和通信限制，这些是云提供不了的。

为解决这些限制，雾计算应运而生。这是一种新的计算范式，可为工业带来显著效益。

本文将讨论这些相互关联的思想和IIoT、云计算与雾计算之间的关系，审视其解决的问题和带来的好处，描绘钢铁行业在不远的未来将如何利用该新范式，并探讨网络安全的重要性，阐述为何必须将网络安全视为这整个技术生态系统的基本组成部分。

理解关键概念

我们的第一个问题是：智慧工厂是什么？

智慧工厂是高度数字化的联网生产环境，包含大量带有计算和通信功能的设备（事物）。其中一些设备仅与其他本地设备或遗留后端IT系统通信，网络——实体系统等其他设备则甚至能通过全球互联网与其他系统通信。智慧工厂驱动智能制造，智能制造利用智慧工厂的资源提供健壮、可靠和安全的生产运营，促进制造自动化，通过减少损耗/停机优化生产过程。

需要思考的下一个问题是：我们如何达成智慧工厂的愿景？我们研究和发展了很多技术范式，用以实现智慧工厂和智慧城市及智能家居等其他智慧实体愿景。这些技术范式包括万物互联网(IoE)、物联网(IoT)、工业物联网(IIoT)和工业4.0。

各个范式之间联系紧密。比如说，IIoT就是IoT的一个子集，IoT又是IoE的子集。我们不妨进一步探究这些相互联系的范式。

IoE是思科引入的一套系统，“将人员、过程、数据和物体连接起来，构建比之前更加相关、更有价值的网络连接——转信息为行动，为企业创建新功能，为个人带来更丰富的体验，为国家开创前所未有的经济机会。”而IoT则是基于事物的技术范式，其中事物指的是内嵌了计算与通信功能的物体。

这些物体连接在一起组成物连网(NoT)，相互连接所用的通信协议有可能不同。采用在云计算基础设施中运行的连接协议，用户或其他系统可以通过互联网访问这些物体。这些物体往往能为事物带来增值功能，比如可以通过互联网查看监控摄像机视频反馈，或者在外度假时关闭厨房里忘了关的灯。

IoE和IoT的主要差异在于人和过程。IIoT类似IoT。主要差异是，从定义来说，IIoT利用基于工业需求和资源的技术与事物，而IoT超越了工业范畴，包含任意性质的事物。

最后，我们来看看工业4.0和它在这一生态系统中的位置。德国总理默克尔宣称，工业4.0是“通过数字技术和互联网与传统工业的融合，完全转变整个工业生产环境。”这表明，工业4.0中，与制造等工业系统相关的所有实体，均数字互连。

《福布斯》和Schaefer将工业4.0描述为物联网与服务互联网的紧密互连。所有这些认知显露出工业4.0和万物互联网之间的某种等同度，但在定义上，二者之间存在一个主要差异：IoE包含所有事物，而工业4.0主要着眼工业范畴。

基础与当前技术水平

有一个技术位于上述所有概念的核心，那就是物联网。IoT是一种技术范式，但同时也是技术现实，是已经存世的高度复杂的系统。IoT研究与部署快速发展，其采用率也呈指数级增长。

云计算在IoT发展中起到了非常重要的作用。没有云，我们的IoT不会今天这个样子。

图1显示的是当前最先进的IoT架构。简单说，IoT的当前架构由存在于互联网边缘的事物组成。这些常被称为边缘设备的事物组成了物连网(NoT)，具备与其他设备或人员通信的能力，要么直接使用各种专用IoT通信协议，要么通过互联网。

IoT设备通过互联网与云通信。当前最先进的IoT技术使用云做数据处理、情报和通信网络。比如说，使用智能手机开关家里的联网电灯时，智能手机上的应用与云中终端通信，云再用预先设立的始终在线的连接将给定指令传回给设备。此类命令与控制架构在IoT产品中非常常见。

雾计算推动未来发展

IoT的当前架构适用于很多应用领域，尤其是消费市场领域。然而，该架构也有各种短板，特别是在智慧工厂和IIoT方面。

最主要的缺陷之一是时延。智慧