工業物聯網(IIoT)解決方案對各種資料收集需求的適應能力將影響整體系統的運作效率，而如何整合資訊(IT)與自動化(IA)系統需求，更彈性地處理龐雜的資料，提升系統的運作效率，遂成為IIoT解決方案開發的一大重點。
到目前為止，工業物聯網(IIoT)的大多數討論都關於如何連接新裝置並迅速上線。而本文將著重於討論將如此大量的裝置聯網的涵義，即需要有效的方法從這些裝置收集資訊，並討論如何處理從這些裝置收集的大量資料。
IT/IIoT系統整合成關鍵
IIoT解決方案的判斷標準取決於其對各種資料收集需求的適應能力，以及如何將從裝置收集的資料轉化為實用的商業洞察，藉以協助決策者。優異的IIoT解決方案是能靈活彈性地處理資料。不過，由於目前存在的資料管理解決方案的本質主要用於資訊技術(IT)應用程式，因此在IIoT解決方案中，提供高效率、可靠和可維護的資料處理會帶來龐大的挑戰。系統整合商在IIoT世界中部署IT解決方案面臨複雜的規格需求，同時不得不花費大量時間和金錢自訂應用來滿足特定的工業自動化(IA)需求。接下來將逐一指出IT解決方案與IIoT融合的一些重要挑戰。
打造IIoT應用解決方案
大多數解決方案整合商都不熟悉工業自動化的現場裝置所用的各種現場總線(Fieldbus)通訊協定。這些整合商一般最終都會部署標準資料管理解決方案，這些解決方案可以充分滿足IT應用程式的需求，不過無法滿足工業自動化解決方案的資料擷取、儲存、處理、傳輸和資料分析需求。此外，解決方案整合商可能沒有自訂這些資料管理解決方案滿足IIoT需求的必要技能。因此需要自訂的解決方案彌補IT和IA應用程式之間的空白。滿足業務應用程式需求的IT專家需要接受有關工業應用重大需求議題的訓練，才能建構相當適合IIoT解決方案的資料解決方案。
眾所周知，任何自訂控制器、資料記錄器和路由器都需要投入大量的時間和金錢。嵌入式電腦的可自訂程度相當高，但必須從頭開始建構。一個介於控制器、資料記錄器、路由器和自訂軟體功能之間的解決方案將大幅縮短產品上市時間。這種現成的解決方案能夠讓開發者專注於自身的核心競爭力，而不是建構自訂的解決方案。
用於資料擷取的可配置易用圖形化使用者介面(GUI)，使IT專家不需要任何額外的程式設計即可處理工業自動化應用程式中常用的Modbus通訊協定，藉以減輕現場工程師的壓力，現場工程師得以專注於處理本身擅長的任務。
達成資料的無縫整合
邊緣裝置普遍部署和用於彌補現場資訊的空白。這些裝置依據不同的Modbus通訊協定運作，有時可能使用專有通訊協定。這些邊緣裝置的部署將傳統企業的營運邊界範疇擴展到前所未有的境界。集中式資料管理系統必須能夠整合不同的資料類型，並且對資料加入相關的脈絡維度，藉以呈現整體的運作情況，以便進行有效的系統管理。由邊緣裝置產生的資料量呈倍數地成長，IIoT解決方案必須包含處理大量資料的策略。IIoT應用程式應該具有內建能力以回應本地警報，在對應裝置採取糾正措施，加快回應時間。
加速回應時間的策略是部署大數據解決方案，這種解決方案成本較高，而且需要熟練的人員。或者，可以在IoT閘道器中或在裝置端本地處理資料，並在本機進行決策，速度更快。在本機處理資料後，只需要將重要資料傳送到中央系統即可。支援此類區域情報的解決方案也將有助於減少工業網路上的資料負載。
隨需通訊
IIoT閘道器是IIoT解決方案的關鍵元件。閘道器用於在現場站點大量部署裝置，從這些裝置擷取資料，然後根據需要將這些資料傳送到中央系統、其他裝置或遠端站點。不過，在網路中傳送異構資料的複雜性和網路連結的穩定性可能不利於解決方案部署的進度，並且會造成遠端資料傳輸的瓶頸。IoT解決方案可以簡化從使用最常用Modbus通訊協定的裝置擷取資料並使用內建4G LTE通訊功能傳送這些資料的過程，藉以進行高效率依據要求資料傳輸，並縮短回應時間。
開發符合未來需求的解決方案
考慮到IIoT領域變化的速度，能夠採用和實施新技術的可擴展解決方案將帶來絕佳的投資報酬。例如，如果服務供應商決定升級到4G LTE等等較新的技術，則可能需要對網路基礎架構進行重大變更以保持基本聯網。3G等較舊通訊標準可能不再受支援，將必須升級到新技術。
愈來愈多的服務供應商加入4G LTE潮流，因採用新技術可能帶來龐大的收益，並促使系統以比想像更有效的方式運作。IIoT解決方案會由於下列新功能而受益：
智慧閘道器應用案例
以電力供應商的應用為例，為了維持電網的穩定性，電力供應商必須經常隔離或切斷與偵測到突波或異常的網路部分連線。這表示部署在該位置的感測器將偵測到問題，然後使用WAN將警報通知傳送到集中式Power SCADA系統，該系統會再將訊號傳送到受影響區域的斷路器，藉以隔離傳輸網路部分。整個過程可能需要30秒鐘，而這對於輸電網來說太慢。為了防範情況失控，必須立即隔離問題區域。周邊裝置(在這種情況下為感測器)中的區域情報相當重要，如此才能處理在偵測到問題時使斷路器跳閘的訊號，並立即從感測器本身傳送訊號(圖1)。
圖1 智慧IoT閘道器在電力供應領域的應用示例。
這種情況說明了對智慧IoT閘道器或智慧周邊裝置的明顯需求，以便加快做出決策。將資料傳送到Power SCADA進行處理的集中式架構無法提供所需的快速回應時間。
電力供應商也向使用者負責，在停電時提供備用電源。這代表當電力傳輸系統狀態變化，則位於使用者現場的備用發電機應該立即被觸發運轉並提供備用電源。在電力供應短缺情況緩解後，在備用發電機上部署的感測器應該偵測狀態變化，並將電源重新切換到電網。這套完整的解決方案可由含有IIoT閘道器和偵測裝置組成的IIoT系統輕鬆實現。
總結來說，可簡化資料擷取的軟體平台對於IIoT應用來說相當重要，對工業自動化瞭解有限的IT專家可以使用軟體平台掌握處理資料的IIoT應用程式，並且更專注於發揮其核心競爭力。
(本文作者為Moxa產品經理)