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设备即服务——三种技术的观察

经过莱斯利Langnau|2020年12月3日

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这些工业物联网工具可以帮助EaaS模型在您的机器中快速和经济地工作。

随着近期经济上涨仍在发挥出来的影响,许多设备制造商可能会感到压力,以改变他们的业务方式。As-As-As-Service(EAAS)是一种替代商业模式,可以帮助OEM和机器制造商在客户急于减少资本支出时适应。

EAAS涉及租用或提供对设备的访问,而不是定期收取付款,而不是彻底销售设备。该付款模式使最终用户能够支付昂贵或不经常使用的设备作为持续的运营费用,可以为您为您的机器构建器开辟新市场。当您成为服务提供商以及制造商时,您的公司也有可能通过负责额外服务,例如集成,维护甚至运营设备来占据更多收入。随着内部效率的改善,这种关系实际上可以减少最终用户的运营费用。

EAAS的常见定价模型包括基于时间或使用的方法和基于运营或财务结果的方法。然而,最重要的是,您和您的客户达成了如何妥善评估,衡量设备所提供的价值。这是寻求采用这一商业模式的供应商最大的障碍之一。

因此,无论给定应用程序使用哪种定价模型,远程监控设备的能力都是必要的,以便使定价细节对您和您的客户都透明。例如,手动跟踪和报告大型安装基地的操作时间或计算机器人完成的工作周期数以生成准确的发票可能是困难的。

除了用于计费的远程数据采集外,已经使用该模型的oem发现,获取和分析已安装设备的性能数据可能是一项重要的新资产。这些数据可以作为附加服务与最终用户共享,或者您可以使用它来更有效地设计和操作机器。

由于人们对工业物联网(IIoT)的兴趣日益浓厚,过渡到这种业务方式有许多考虑因素,甚至还有预防措施,但实现这一转变所需的技术已经唾手可得。结合适当的网络基础设施,这些技术可以从世界任何地方将远程设备与后端系统连接起来。

以下是IIT技术的三个例子,可以快速使您的设备准备就绪。

边缘计算
EAAS实现的基础是安全的边缘数据处理和连接。创建此基础变得越来越容易,因为传感器和其他智能远程设备变得越来越能力。最新的工业边缘设备,而不是要求支持中间件的层,如PLC,PC或SCAD / OPC服务器,而是包括在分布式系统中成为一流参与者所需的处理,通信和安全功能。

除了智能信号处理和控制逻辑之外,这些设备通常提供多个媒体接口(串行,以太网,WiFi,蜂窝等),并支持IT通信标准,如DNS,DHCP,HTTP / HTTPS,REST API,SSL / TLS等加密和VPN。与消费者物联网设备不同,工业边缘设备设计用于操作温度,电气安全和危险环境的严格标准。

这种功能的组合使其可以轻松地将安全的远程连接,与客户基础架构无关。通过可用的各种选项,可以使用边缘控制器将现有设备快速改装现有设备或完全重新设计边缘连接周围的设备。

由于I/O信号可以与现有的控制系统并行连接到边缘I/O模块,而不需要修改控制逻辑,因此,对于寻求一种负担得起的方法来试验EaaS的供应商来说,第一种情况通常更可取。一些边缘I/O可以通过以太网供电,或者提供灵活的I/O选项来进一步简化安装。

与边缘I/O系统相比,边缘控制器包括更强大的处理器、可扩展的I/O,以及更多的编程和通信选项。采用这种方法意味着将控制逻辑迁移到一个新的平台,但当设计人员计划利用其他边缘处理功能(如本地数据库管理或多协议设备集成)时,这是一个很好的选择。对于新的机器设计,边缘控制器提供了更多的灵活性比plc与更少的维护开销比个人电脑的未来发展。

图1:从Opto 22的Groov系列等工业边缘设备将智能信号处理和控制与嵌入式工具,用于数据处理,网络安全和IT通信。

工业边缘计算在一个整洁的包中解决了关键的物理层需求,为应用层连接提供了基础。

Node-RED
工业连接的共同障碍是需要通过不同OT或IT协议进行通信的多种类型和品牌的数据集成数据。此障碍的IOT平台专门针对IOT平台,专门用于与不同的源与不同源进行交换和整合数据。这些平台是大型IIOR系统的胶水,也可以为EAAS应用提供框架。

许多专有的IOT平台可用,但由于IBM的新兴技术服务组,还有一个开源选项,在Node.js上运行,称为Node-Red。自2013年以来,它乘坐了超过200万下载的风暴,并越来越受工业应用的普及。

Node-RED拥有一个超过2500个节点的库,您可以将其组合成可视化数据流,以创建提取、转换和加载物联网数据的程序(图2)。功能范围从串行设备通信到数据可视化到数据库事务管理。支持的数据库包括:InfluxDB, MySQL, MSSQL, Cloudant/CouchDB, MongoDB, Firebase和Oracle DB。由于Node-RED是一个开放平台,如果需要,您还可以利用Node.js库来创建自定义节点。

图2:Node-RED是一个强大的开源物联网平台,它仍然足够轻,可以在嵌入式处理器上运行。

完整的节点红色包包括运行时引擎和基于浏览器的开发环境,但仍然足以在嵌入式处理器上运行。在以数字世界提供安全接口的边缘设备上运行,节点红色可让您在需要去的任何地方发送机器数据。

MQTT.
Node-RED本身就能够将机器数据直接发送到远程或云托管数据库,但如果应用程序需要通过计量蜂窝连接进行频繁通信,那么这样做的成本就会很高。随着连接设备网络的增长,成本也可能成为一个问题。在许多可用的通信协议中,MQTT(以前的MQ遥测传输协议)可能是解决这个问题最有利的协议,因为它的格式是轻量级的、高效的。

MQTT最初由IBM和Arcom控制系统(现在Cirrus Link Solutions)设计,以解决分布式TCP / IP SCADA网络的成本和稳定性问题,用于Phillips'66。他们抛弃了传统的民意调查 - 响应通信模型,有利于斡旋的发布 - 订阅模型,其中中心服务器(代理)管理整个网络的数据传送(图3)。在检测到值的变化时,启用MQTT的现场设备和网关将数据发布到代理,而不是响应循环更新请求。然后,代理将已发布的数据路由到任何已注册的订阅者,这些用户可以是后端软件应用程序甚至是其他现场设备(思考:计算机推特)。

图3:MQTT代理作为工业数据发布商和订户的通信集线器,每个都通过单一安全连接进行通信。

MQTT使用的通信模型结合其精简的有效载荷(小到两个字节),与传统的轮询-响应通信相比,总带宽消耗减少了80-90%。这种效率允许MQTT网络扩展到数百万个连接。

该架构也对数据完整性和安全性具有重要意义。由于MQTT服务器无法存储或修改数据,只能分发它,因此每个发布者都是其数据的单个真理源,从而减少了差异和数据“孤岛数据”的潜力。此外,MQTT连接是设备始发(传出),因此只需要经代理进行开放防火墙端口。现场设备可以完全锁定,同时仍然允许双向通信。代理单独管理用户身份验证,数据访问权限和消息传递,简化网络管理并允许每个客户端保持匿名到其他网络成员。结合TLS加密和信任证书来验证连接端点的身份,即使在公共网络中,安全的站点到站点MQTT通信也是可行的。

MQTT还设计了一个非常简单的规范,从而产生了一个轻量级的实现,可以在受限的字段设备上运行。Node-RED本地支持MQTT通信,通过Eclipse Paho项目有几个开源实现可用。还有一些流行的、健壮的MQTT服务器实现,包括商业和免费的开源版本。

使开关
专家小心制造商,他们正在考虑一个设备 - AS-Service模型,以便为其组织制定重要的转型。确定适当的定价模型至关重要,您的客户服务组应期望成为最终用户的伴侣,而不是仅提供售后支持。逐步过渡可能是最佳选择,稳步增加具有服务协议的客户数量,并降低资本支出销售数量。

幸运的是,像Node-RED和MQTT这样的开源技术选项支持这种试验。作为设计人员,您不必为了开发支持新业务模型所需的通信基础设施而承诺昂贵的预先许可协议。这两种技术都很容易入门,概念验证可能在几天内就能完成。

经济动荡的时间可以是肥沃的创新。这可能是你尝试新的东西吗?

Opto 22.
Opto22.com.


提交:物联网•IIT•物联网•行业4.0
标记:opto22

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