在工業(yè)數(shù)位轉型背景下，OT 數(shù)據(jù)已從監(jiān)控導向轉為優(yōu)化思維，不僅著眼當下，更服務未來。數(shù)據(jù)采集錯誤可能會導致后續(xù)分析出錯。因此，僅注重捕獲“穩(wěn)定數(shù)據(jù)”已無法滿足需求?？梢钥隙ǖ卣f，“優(yōu)質數(shù)據(jù)”將決定任何轉型計劃的成敗。值得信賴的 OT 數(shù)據(jù)技術提供商 Moxa 憑借三十年 OT 數(shù)據(jù)連接經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，以下四大能力是數(shù)據(jù)質量的重要支撐。
數(shù)據(jù)孤島導致數(shù)據(jù)不足
數(shù)據(jù)質量面臨的一大挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)不足。主要原因在于自動化系統(tǒng)并非專為數(shù)據(jù)分析而設計。車間生成的數(shù)據(jù)通常僅僅是為了支持控制設備運行，遠不足以憑此做出商業(yè)決策。例如，一家工廠有一臺生產(chǎn)線瓶頸機器，事關一切生產(chǎn)或加工。如果這臺機器發(fā)生故障，整條生產(chǎn)線將陷入癱瘓。為了減少停機時間，工廠需要預測機器內(nèi)部哪些關鍵組件可能出現(xiàn)故障，并提前購買替換組件。但是這類機器很少提供關鍵組件及零部件的相關數(shù)據(jù)。因此，需要在機器內(nèi)部安裝傳感器，并通過遠程 I/O 將生成的模擬信號轉換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號傳輸至上層服務器或云平臺，實現(xiàn)預測性維護。以上展示的即為 OT 數(shù)據(jù)采集能力。
在上述場景中，只需處理一臺機器的數(shù)據(jù)。如果要處理整個工廠的大量通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)轉換的復雜性必然大幅增加。由于 OT 系統(tǒng)一般會使用數(shù)十年或更長時間，同一系統(tǒng)中所用設備通常來自不同供應商。而且，每臺設備都有自己的專有硬件設計、通訊接口以及助力實現(xiàn) OT 數(shù)據(jù)價值的通訊協(xié)議。如果系統(tǒng)獨立運行，以上方式可有效確保系統(tǒng)的可靠性和最佳性能。但隨時間推移，就形成了數(shù)據(jù)孤島。當要整合不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時，工廠才發(fā)現(xiàn)每個系統(tǒng)的語言互不相通。例如，同一工廠的兩條生產(chǎn)線可能采用不同供應商的 PLC 設備，每個 PLC 都有自己的通訊語言。
好在市場已意識到這個問題。目前已有許多解決方案，比如使用 OPC-UA 等一致且開放的標準或采用工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關，幫助用戶使用熟悉的協(xié)議從機器中采集數(shù)據(jù)。例如，借助 Modbus 轉 BACnet 工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關，暖通空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)就可通過 BACnet 協(xié)議獲取 Modbus RTU 數(shù)據(jù)。
有意義的數(shù)據(jù)才能為 IT 系統(tǒng)所用
數(shù)據(jù)質量面臨的另一大挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)不可用。設備生成的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)或值。IT 分析師無法直接使用原始數(shù)據(jù)，而手動處理數(shù)據(jù)又必然影響實時響應。如果先將 OT 數(shù)據(jù)轉換成有意義的值，就能讓數(shù)據(jù)在邊緣到云端架構中無縫、快速流動。OT 數(shù)據(jù)是一系列時間相關數(shù)位，每一數(shù)位代表特定設備或傳感器在特定時間發(fā)生的事件，例如，某個電機在過去 7 天內(nèi)每 10 秒的電流強度。相反，IT 數(shù)據(jù)是基于數(shù)據(jù)庫、具有嚴格結構和說明的數(shù)據(jù)，必須賦予其意義才能用于各類分析。上文提到的 OT 數(shù)據(jù)中只顯示了數(shù)字 7 和 10，需要預處理，通過添加缺失的背景信息，為數(shù)據(jù)提供日期、秒數(shù)等完整意義，才能做出進一步分析。
同時，為實現(xiàn)精準控制，OT 設備通常每秒甚至每毫秒產(chǎn)生一條數(shù)據(jù)。如果每一條原始 OT 數(shù)據(jù)都傳輸至 IT 系統(tǒng)，會讓 IT 系統(tǒng)充斥過量數(shù)據(jù)而無法執(zhí)行有用操作。更糟糕的是，將無意義的數(shù)據(jù)上傳云端，不僅會降低運行效率，還會增加數(shù)據(jù)傳輸和存儲成本。智能 IoT 設備能讓 OT 設備配合 IT 設備，比如每小時上傳一次數(shù)據(jù)，或由 OT 進行數(shù)據(jù)處理，只在數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差時上傳，這樣就能控制數(shù)據(jù)分發(fā)頻率，從而解決上述問題。以上兩點能助力高質量的 OT 數(shù)據(jù)產(chǎn)出。
來源眾多讓數(shù)據(jù)不夠完整
實現(xiàn)數(shù)位轉型需要更多元的實時數(shù)據(jù)，這也意味著 OT 數(shù)據(jù)傳輸量將大幅增加。傳統(tǒng) OT 網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只需要滿足控制需求，但工業(yè)數(shù)位轉型要求將 OT 數(shù)據(jù)用于分析和決策。以智能工廠為例，為實現(xiàn)零故障，生產(chǎn)線上的每個環(huán)節(jié)都必須能夠即時反饋。若某臺生產(chǎn)設備出現(xiàn)問題，下一臺設備檢測到異常后會立即發(fā)出復位信號，及時修復小問題，防止問題積少成多導致系統(tǒng)故障。這意味著大量數(shù)據(jù)將通過 OT 網(wǎng)絡傳輸，包括控制信息和偏差圖像;同時也帶來了新的挑戰(zhàn)：當與 IT 數(shù)據(jù)并行時，如何防止 OT 控制數(shù)據(jù)傳輸受阻?
這一點之所以重要，是因為最常用的工業(yè)網(wǎng)絡是工業(yè)以太網(wǎng)，而工業(yè)以太網(wǎng)不具備處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的實時控制機制。解決方案之一是用兩個網(wǎng)絡分別傳輸圖像和控制指令。這樣做可以避免兩條數(shù)據(jù)流爭搶帶寬，但同時也讓網(wǎng)絡部署和維護的成本翻了一番。時間敏感網(wǎng)絡 (TSN) 是新一代以太網(wǎng)，能根據(jù)數(shù)據(jù)的重要程度安排傳輸，確保重要數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)到達指定設備。這就是穩(wěn)健的 OT 數(shù)據(jù)傳輸。
網(wǎng)絡還會面臨諸多環(huán)境干擾，比如極端氣溫和設備啟動時產(chǎn)生的電磁波，都可能導致網(wǎng)絡中斷，讓數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟失。因此，需要針對各種突發(fā)事件制定預案，避免因網(wǎng)絡干擾造成數(shù)據(jù)丟失。例如，一旦有線或無線網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡備份機制可以立即激活備用網(wǎng)絡，恢復傳輸;如果網(wǎng)絡暫時擁堵或斷開，一部分最新數(shù)據(jù)會先儲存在本地，這樣一來，即便數(shù)據(jù)丟失，本地數(shù)據(jù)可以重新傳輸或讀取，從而避免出現(xiàn)碎片數(shù)據(jù)。
安全漏洞讓數(shù)據(jù)易受侵害
網(wǎng)絡安全是影響 OT 數(shù)據(jù)可靠性的首要原因。過去，OT 系統(tǒng)無須接入互聯(lián)網(wǎng)，只需物理上加強監(jiān)管就能保障安全，比如只允許特定人員使用 OT 系統(tǒng)，或禁止使用 U 盤和個人電腦。然而，隨著工業(yè)數(shù)位轉型成為行業(yè)趨勢，互聯(lián)網(wǎng)訪問變得不可或缺。設備一經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，所有安全漏洞都暴露在計算機病毒之下，入侵系統(tǒng)變得輕而易舉，甚至導致系統(tǒng)運行中斷，成為黑客謀取利益的新途徑。由于網(wǎng)絡攻擊越來越普遍，數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡安全正成為數(shù)位轉型過程中每一項任務的必然考慮。要想保障產(chǎn)能，避免生產(chǎn)線數(shù)據(jù)受損，就不能讓存在隱患的 OT 數(shù)據(jù)成為企業(yè)的阿喀琉斯之踵，極易遭受網(wǎng)絡攻擊。
企業(yè)普遍存在的一個誤區(qū)是，認為成熟的 IT 安全解決方案能直接用于 OT 網(wǎng)絡。實際上，為 IT 環(huán)境設計的安全工具不能為 OT 系統(tǒng)提供完善的保護。常見的防病毒軟件就是一個例子。OT 設備上的操作系統(tǒng)通常不兼容防病毒軟件，因此安裝殺毒軟件包根本無從談起。同時，對 OT 網(wǎng)絡環(huán)境而言，系統(tǒng)能否全力運行至關重要，這讓安全防護更加復雜。防病毒軟件可能會誤攔截數(shù)據(jù)包，損害產(chǎn)能，因此不適用于 OT 設備。此外，為保障連接穩(wěn)定便捷，制造商通常選擇將所有設備部署在同一個內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上。勒索軟件一旦入侵，就能輕易擴散至整個系統(tǒng)。因此，保障 OT 網(wǎng)絡環(huán)境安全，需要考慮到由下至上三個層面：終端節(jié)點安全、網(wǎng)絡安全和安全管理。提高 OT 數(shù)據(jù)安全能力，企業(yè)應該：
為 OT 自動化設備部署入侵防護系統(tǒng) (IPS)，保護關鍵基礎設施。工業(yè)級 IPS 能監(jiān)控流入流出關鍵設備的數(shù)據(jù)，隔離惡意流量，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便會即刻通知網(wǎng)絡管理員。
利用網(wǎng)絡層阻止勒索軟件攻擊。企業(yè)應將以太網(wǎng)交換機升級為網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機，利用交換機的分層功能為 OT 網(wǎng)絡分區(qū)。
使用網(wǎng)絡管理軟件提高不同 OT 通信協(xié)議之間的互操作性，讓設備狀況可視化，快速發(fā)現(xiàn)存在故障或風險的設備。
讓四大 OT 數(shù)據(jù)能力助您一臂之力
俗話說，“切忌本末倒置”。在數(shù)位轉型過程中，抓住重點十分關鍵，不要讓低質量的原始數(shù)據(jù)影響大數(shù)據(jù)分析結果。在挖掘 OT 數(shù)據(jù)的價值前，應思考數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)安全是否存在問題。掌握以上四大能力，就能直面挑戰(zhàn)，利用高質量的 OT 數(shù)據(jù)為轉型之路奠定堅實基礎。
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