互联网中OT与IT融合发展的需求分析

主页（http://www.kuwanit.com）：互联网中OT与IT融合发展的需求分析

描述

互联网、物联网、大数据、人工智能、边缘计算等信息技术（IT）越来越多地渗透到工业领域，并与工业技术进行融合发展，产生了以工业互联网为代表的工业“互联网 +”融合应用，这对促进我国工业的数字化转型发展、由制造业大国向制造业强国转变具有重大意义。运营技术（OT）与IT的融合成为工业数字化转型和制造业高质量发展的关键。当前，OT与IT特别是计算技术的融合成为了工业数字化转型与升级的重要方向。

中国工程院院刊《中国工程科学》发表《面向“互联网 +”的 OT 与 IT 融合发展研究》。文章开展了OT与IT融合发展的需求分析，从建立工业物联网、发展跨平台分析框架、开发开放性平台、推行基于云端部署的数据采集与监控系统等方面梳理了OT与IT融合的现状；提出了建立OT与IT融合的全套计算栈、持续推进工业互联网、加强OT与IT融合的安全保障等未来两类技术体系融合的技术路径。文章指出，强化OT与IT融合的技术标准化应用，建立包括评估关键资产风险、关注底层数据、加强检测系统开发、分离通信功能、应用人工智能技术在内的OT与IT融合的安全保障体系，以此为我国“互联网 +”行动在工业制造领域的深度发展提供关键支撑。

一、前言

互联网与消费、服务等领域的结合，产生了诸多消费类“互联网 +”应用，促进了我国消费互联网产业的发展。互联网、物联网、大数据、人工智能（AI）、边缘计算、高性能计算等信息技术（IT）越来越多地渗透到工业领域，并与工业技术进行融合发展，产生了以工业互联网为代表的工业“互联网 +”融合应用，这对促进我国工业的数字化转型发展、由制造业大国向制造业强国转变具有重大意义。

OT即 Operational Technology的简写，虽然通常翻译为运营技术，究其实质为电子、信息、软件与控制技术的综合运用。OT可定义为：对企业的各类终端、流程和事件进行监控或控制的软硬件技术，含数据采集和自动控制技术。因此，OT既包括硬件设施（如机器人、电机、阀门、数控机床等），也包括对这些设施进行控制的各种软件技术。

当前，OT与IT特别是计算技术的融合成为了工业数字化转型与升级的重要方向。IT与OT以及通信技术（CT）正在深度融合，使得工业互联网初步实现了数据和实体的全面联接，推动服务与数据创新，促进数据价值实现，也使实时决策成为可能。本文探讨IT与OT的融合发展问题，研判OT与IT技术融合的需求、现状及进展，论证未来OT与IT技术融合的途径以及OT与IT融合的安全问题。针对性提出对策建议，以期为我国“互联网+”行动在工业制造领域的发展研究提供理论参考。

二、OT 与 IT 融合发展的需求分析

朝着数字化转型发展是世界工业大国的主要发力方向，以德国工业4.0为代表的一批工业数字化转型战略的发布，标志着工业数字化时代的到来。实现工业数字化转型，关键在于解决IT与工业技术的融合问题，而OT成为应用瓶颈环节。

OT与IT的融合旨在降低工业成本，优化工业业务流程，降低工业过程风险，更快实施开发和集成，推进通信和控制工业过程设备的标准化。二者融合之后，现有的IT软硬件及其环境设备可以便捷地访问OT设备及其运行过程数据，OT设备和过程性数据可以通过IT基础设施进行传播，进而在整个企业（或更大的范围）中共享这些设备和过程数据。在运行过程中，可以利用新的IT技术（如AI、边缘计算、区块链等）来快速精准地分析应用工业设备及工业过程数据，进而实现企业信息共享方式的全局优化，为工业制造及其过程管理提供全面的决策支持。

OT与IT的融合能够打通OT设备和环境设施数据、IT基础设施数据，实现双向互用。一方面，OT系统借助IT基础设施获取工业设备及过程的数据，利用IT领域的各种算法模型开展OT工业设备及过程的状态监控和风险边界预估，有效降低工业组织的潜在风险。另一方面，IT领域的云和虚拟化等新技术，可以提高OT工业设备和过程数据的可访问性、稳定性和流动性。部署通用的IT基础设施，兼顾OT数据的存储和流动，OT端可以访问IT端的海量数据；在不影响OT方面的数据采集与监视控制（SCADA）系统工作的情况下，借助云和虚拟化技术，企业工厂或生产车间的服务器可以迁移到云上，有助于减少设备数量并易于实施更新。

三、OT与IT融合发展的现状

在工业3.0时代，OT和IT具有相互独立的界面，二者没有融合的倾向。进入“互联网+”行动和工业4.0时代，OT与IT的融合趋势已经显现，但二者的关系界面决定了融合的程度与方向。关系界面主要表现在功能、领域、访问、资产和人员、变化频率、环境、接口和网络、生命周期、目标、操作系统等10个方面，OT与IT融合也主要围绕这10个方面展开。目前，工业物联网（IIoT）、工业互联网、基于云的部署等方面是OT和IT融合的研究重点。

（一）工业物联网

建立IIoT是实现IT向OT融合的关键措施。IIoT技术蓬勃发展，工业制造企业借鉴物联网技术来部署IIoT业务，使得传统工业设备与过程管理朝着物联网方向转型：提出了基于IIoT的优化作业车间调度器监控系统，跟踪机器正在执行的任务并闭环反馈路径，据此实现作业完成时间的自动检测以及在此基础上进行的动态重新调度；发展了双微控制器（MCU）的架构，确保对可编程控制器（PLC）等IIoT设备的弹性控制；建立了基于单一虚拟化平台、技术高度集成的数据中心网络，具备了支持物联网基础设施的功能；提出了一种高级分析框架，可作为工矿企业IIoT的标准化应用。

（二）跨平台的分析框架

针对传统工业制造企业的IIoT应用需求，市场提供了多种技术和平台的候选方案；但囿于兼容性，企业选择方案通常费时费力。因此，跨平台的分析框架所具有的兼容性优势，可以契合传统制造企业的IIoT切实需求。以采矿企业应用为背景，开发了跨平台的分析框架，集成了IIoT和多类先进分析技术，具备将IIoT作为分析框架数据来源的功能；通过逐层分析来评定系统性能优劣，易于评估不同架构下的服务和技术，据此实现企业部署方案优选。

（三）开放性平台

云计算技术的蓬勃发展，促成企业级应用程序和数据从私有平台转移到开放平台。开发开放性平台是应对这一趋势的务实之选。美国通用电气公司（GE）推出的Predix基础性系统平台，作为开放性平台可以应用到工业制造、能源、医疗等诸多工业领域，为各类工业设备提供了包括设备健康和故障预测、生产效率优化、能耗管理、排程优化等完备的应用场景；采用数据驱动和机理结合的方式，解决传统工业企业在平衡质量、效率、能耗等方面面临的问题，促进工业企业快速向数字化转型。德国西门子公司（SIEMENS）推出的MindSphere平台，采用基于云的开放物联网架构，将传感器、控制器和各种信息系统收集的工业现场设备数据，通过安全通道实时传输到云端，在云端为企业提供大数据分析挖掘、工业应用开发、智能应用增值等服务。文献研究了在虚拟化平台上创建技术集成的数据中心网络，支持物联网基础设施运行，为数据中心的物联网应用程序提供了灵活性、可伸缩性和功能拓展能力。

（四）基于云端部署的SCADA系统