诸如大数据和数据挖掘等应用程序，已经超出了常规控制任务的范围，可以促进先进自动化解决方案的实施。工业4.0和工业物联网（IIoT）的最新硬件和软件产品，使先进解决方案的实施变得更简单。
工业4.0和IIoT策略，对设备、服务的网络和通信能力提出了比较严格的要求。在如图1所示的传统通信金字塔中，现场层的传感器和更高层设备之间有大量的数据需要交换。
基于云的通信和数据服务，避免了以前出现的问题，比如收集和分析生产设施产生的数据，以便提供硬件和软件系统抽象的视图。“抽象”是指用户在使用服务时不必考虑各自的服务器系统。相反，只要考虑各自使用的服务即可。IT基础设施的维护和更新工作由云系统的提供者执行。这种云系统可以分为公共云和私有云。
图1：传统的通信金字塔，在系统现场设备和更高层的设备之间需要进行大量的数据传输。图片来源：Beckhoff
公共云服务提供商利用自己的数据中心，为用户提供一系列的服务。这一般从虚拟机开始，实际用户对操作系统和安装在其上的应用程序拥有控制权，并延伸到抽象的通信和数据服务上，这可以由用户在其应用中集成。这包括访问机器学习算法，根据特定的机器和生产信息，对特定的数据进行预测和分类。
算法借助通信服务获得内容。这种通信服务通常基于通信协议，而这些通协议又基于发布/订阅的原则。所有应用程序通过中央云服务进行通信。从终端设备的角度，无论是发送（发布）数据或接收（订阅）数，通过消息代理与云服务的数据通信，包括向外发送的数据通讯连接。
配置IT基础设施的优点是无需配置输入的通信连接。这可以显著降低IT基础设施的安装时间和维护成本。用于数据通信的传输协议已经精益化、规范化，如消息队列遥测传输（MQTT）和高级消息队列协议（AMQP）。
标准化的通信协议OPC统一架构（OPC UA），同样认识到以发布/订阅为基础的通信方案的附加值，并采取了将该通信原理整合到规范中。这意味着除了MQTT和AMQP标准之外，还有其它的标准可用于云通讯的传输机制。
发布/订阅机制也可用于公司或机器网络的私有云。对MQTT和AMQP来讲，所需要的基础设施也可以安装，并非常容易的以消息经纪人的形式在PC上使用。这意味着可以实现机器对机器（M2M）情况下的通讯，而且任何终端设备都可以连接到控制器上。
当创新的商业模式成为一种基础设施的需求时，工业4.0和IIoT将是成功的关键所在。基于云的数据服务可以帮助实现这样的自动化项目，因为它们能够为机器制造商或最终客户提供专业的IT知识，节省他们的时间和维护成本。（作者：Sven Goldstein）