發布日期：2022-04-17 點擊率：53
在工業數位轉型背景下，OT 數據已從監控導向轉為優化思維，不僅著眼當下，更服務未來。數據采集錯誤可能會導致后續分析出錯。因此，僅注重捕獲“穩定數據”已無法滿足需求?？梢钥隙ǖ卣f，“優質數據”將決定任何轉型計劃的成敗。值得信賴的 OT 數據技術提供商 Moxa 憑借三十年 OT 數據連接經驗發現，以下四大能力是數據質量的重要支撐。
數據孤島導致數據不足
數據質量面臨的一大挑戰是數據不足。主要原因在于自動化系統并非專為數據分析而設計。車間生成的數據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決策。例如，一家工廠有一臺生產線瓶頸機器，事關一切生產或加工。如果這臺機器發生故障，整條生產線將陷入癱瘓。為了減少停機時間，工廠需要預測機器內部哪些關鍵組件可能出現故障，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據。因此，需要在機器內部安裝傳感器，并通過遠程 I/O 將生成的模擬信號轉換為數字信號，然后將數字信號傳輸至上層服務器或云平臺，實現預測性維護。以上展示的即為 OT 數據采集能力。
在上述場景中，只需處理一臺機器的數據。如果要處理整個工廠的大量通訊協議，數據轉換的復雜性必然大幅增加。由于 OT 系統一般會使用數十年或更長時間，同一系統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 OT 數據價值的通訊協議。如果系統獨立運行，以上方式可有效確保系統的可靠性和最佳性能。但隨時間推移，就形成了數據孤島。當要整合不同系統的數據時，工廠才發現每個系統的語言互不相通。例如，同一工廠的兩條生產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協議網關，幫助用戶使用熟悉的協議從機器中采集數據。例如，借助 Modbus 轉 BACnet 工業協議網關，暖通空調 (HVAC) 系統就可通過 BACnet 協議獲取 Modbus RTU 數據。
有意義的數據才能為 IT 系統所用
數據質量面臨的另一大挑戰是數據不可用。設備生成的數據是原始數據或值。IT 分析師無法直接使用原始數據，而手動處理數據又必然影響實時響應。如果先將 OT 數據轉換成有意義的值，就能讓數據在邊緣到云端架構中無縫、快速流動。OT 數據是一系列時間相關數位，每一數位代表特定設備或傳感器在特定時間發生的事件，例如，某個電機在過去 7 天內每 10 秒的電流強度。相反，IT 數據是基于數據庫、具有嚴格結構和說明的數據，必須賦予其意義才能用于各類分析。上文提到的 OT 數據中只顯示了數字 7 和 10，需要預處理，通過添加缺失的背景信息，為數據提供日期、秒數等完整意義，才能做出進一步分析。
同時，為實現精準控制，OT 設備通常每秒甚至每毫秒產生一條數據。如果每一條原始 OT 數據都傳輸至 IT 系統，會讓 IT 系統充斥過量數據而無法執行有用操作。更糟糕的是，將無意義的數據上傳云端，不僅會降低運行效率，還會增加數據傳輸和存儲成本。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據，或由 OT 進行數據處理，只在數據出現較大偏差時上傳，這樣就能控制數據分發頻率，從而解決上述問題。以上兩點能助力高質量的 OT 數據產出。
來源眾多讓數據不夠完整
實現數位轉型需要更多元的實時數據，這也意味著 OT 數據傳輸量將大幅增加。傳統 OT 網絡傳輸的數據只需要滿足控制需求，但工業數位轉型要求將 OT 數據用于分析和決策。以智能工廠為例，為實現零故障，生產線上的每個環節都必須能夠即時反饋。若某臺生產設備出現問題，下一臺設備檢測到異常后會立即發出復位信號，及時修復小問題，防止問題積少成多導致系統故障。這意味著大量數據將通過 OT 網絡傳輸，包括控制信息和偏差圖像;同時也帶來了新的挑戰：當與 IT 數據并行時，如何防止 OT 控制數據傳輸受阻?
這一點之所以重要，是因為最常用的工業網絡是工業以太網，而工業以太網不具備處理大規模數據的實時控制機制。解決方案之一是用兩個網絡分別傳輸圖像和控制指令。這樣做可以避免兩條數據流爭搶帶寬，但同時也讓網絡部署和維護的成本翻了一番。時間敏感網絡 (TSN) 是新一代以太網，能根據數據的重要程度安排傳輸，確保重要數據在規定時間內到達指定設備。這就是穩健的 OT 數據傳輸。
網絡還會面臨諸多環境干擾，比如極端氣溫和設備啟動時產生的電磁波，都可能導致網絡中斷，讓數據在傳輸過程中丟失。因此，需要針對各種突發事件制定預案，避免因網絡干擾造成數據丟失。例如，一旦有線或無線網絡出現故障，網絡備份機制可以立即激活備用網絡，恢復傳輸;如果網絡暫時擁堵或斷開，一部分最新數據會先儲存在本地，這樣一來，即便數據丟失，本地數據可以重新傳輸或讀取，從而避免出現碎片數據。
安全漏洞讓數據易受侵害
網絡安全是影響 OT 數據可靠性的首要原因。過去，OT 系統無須接入互聯網，只需物理上加強監管就能保障安全，比如只允許特定人員使用 OT 系統，或禁止使用 U 盤和個人電腦。然而，隨著工業數位轉型成為行業趨勢，互聯網訪問變得不可或缺。設備一經聯網，所有安全漏洞都暴露在計算機病毒之下，入侵系統變得輕而易舉，甚至導致系統運行中斷，成為黑客謀取利益的新途徑。由于網絡攻擊越來越普遍，數據和網絡安全正成為數位轉型過程中每一項任務的必然考慮。要想保障產能，避免生產線數據受損，就不能讓存在隱患的 OT 數據成為企業的阿喀琉斯之踵，極易遭受網絡攻擊。
企業普遍存在的一個誤區是，認為成熟的 IT 安全解決方案能直接用于 OT 網絡。實際上，為 IT 環境設計的安全工具不能為 OT 系統提供完善的保護。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 網絡環境而言，系統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據包，損害產能，因此不適用于 OT 設備。此外，為保障連接穩定便捷，制造商通常選擇將所有設備部署在同一個內聯網上。勒索軟件一旦入侵，就能輕易擴散至整個系統。因此，保障 OT 網絡環境安全，需要考慮到由下至上三個層面：終端節點安全、網絡安全和安全管理。提高 OT 數據安全能力，企業應該：
為 OT 自動化設備部署入侵防護系統 (IPS)，保護關鍵基礎設施。工業級 IPS 能監控流入流出關鍵設備的數據，隔離惡意流量，一旦發現異常，便會即刻通知網絡管理員。
利用網絡層阻止勒索軟件攻擊。企業應將以太網交換機升級為網管型以太網交換機，利用交換機的分層功能為 OT 網絡分區。
使用網絡管理軟件提高不同 OT 通信協議之間的互操作性，讓設備狀況可視化，快速發現存在故障或風險的設備。
讓四大 OT 數據能力助您一臂之力
俗話說，“切忌本末倒置”。在數位轉型過程中，抓住重點十分關鍵，不要讓低質量的原始數據影響大數據分析結果。在挖掘 OT 數據的價值前，應思考數據獲取、數據準備、數據傳輸和數據安全是否存在問題。掌握以上四大能力，就能直面挑戰，利用高質量的 OT 數據為轉型之路奠定堅實基礎。
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