互联网是全球范围内的数字传播的主流媒体。然而，在互联网上连接的数据使用即时，普及和全球的概念在工业制造方面还停留在理论阶段。在市场上，很少有网络工业技术良好的公司，把这个概念付诸实践。尽管如此，推测在不到10年，如今的工厂将学会利用互联网的力量，并不仅是通过工厂的地板来连接设备，而且还推动互联网有意义的数据。对于现在的工厂，在未来经济中竞争能力取决于他们能否整合工业物联网的能力。本白皮书提供了未来工厂的概况以及如今基本的步骤， 每一个制造商应采取的步骤，以准备无缝整合，迎接互联网的到来：:
　　- 获取数字化数据l
　　- 获取自动化
　　- 获取连接
　　- 实时，远程连接
　　- 获得友好的互联网工具
　　未来工厂
　　未来十年，工厂的情况将发生巨大变化。未来工厂的衡量不在是生产力，而是生产的灵活性。实时数据采集的竞争优势和及时的反应能力和适应市场需求的能力将推动企业采取更为普遍的网络技术。设想一个场景，所有在工厂地板上的设备（不管制造商）无缝的和即时的与另一台设备 沟通交流有关的数量材料进入线，以及拒绝从线的数量，并能够警告工厂的ERP（企业资源规划）系统或MES（制 造执行系统）存货需求并在供应变低时启动重新排序。想 象进一步指出，"大数据"是能够从外面世界进入工厂，提供有关消费者购买习惯的统计，自动增加生产在次年时 数据的趋势表明，产品的需求是在其最高。在全球数据流 中挖掘，未来的工厂不仅可以自动完成智能程序，以满足 自己的内部目标，还可以在外部事件发生之前预期机会和 失败，以防止失败的发生。
　　未来工厂的核心在于工厂内或外的一个统一的介质设备的 互联互通。许多工厂如今利用特定的工业协议（如以太网/ IP，PROFINET  I/O）这要求大多数的自动化设备都能说 同样的语言，同时也需要专业的技术来编程和安装设备。 如果工厂的拓扑结构看起来更像是互联网，建立在开放标 准的设备，无论制造商或类型，可以说对彼此没有限制？ 消费者的世界已经磨练一个传播媒介；一个全球性的系统，提供更多的信息，速度更快，并从任何地方。这个网 络是基于最无处不在的通信媒体的所有：互联网协议。互联网和设备，使用它正在扩展到每一个市场，由于简单，开放的标准，可以在互联网上收集绝大多数的数据。

　　图1：随着获得跨市场数据，未来的工厂可以预测、应对和适应市场趋势优化业务流程和个性化的消费体验。

　　互联网产业
　　过去的工厂有杠杆进展蒸汽动力，电力，信息技术，自动 化在市场中获得竞争优势，未来的工厂将利用互联网来推 动世界的下一次工业革命-互联网产业革命。企业需要整 合更加无缝地与全球网络通过互联网将取代传统工业平台，如软件和可编程逻辑控制器（PLC）技术，挣脱装置-，操作系统-，或协议的依赖。安全的云计算将取代本地 网络，网络服务将取代软件，设备与互联网协议将取代设 备，使用专有的优势，将工厂的限制，工业协议的过去。 通过实施这些对互联网基础设施的变化，企业将能够在一 种意义上超越时空的局限性。在工厂地板上的设备所捕获 的信息可以从任何地点访问，同时打开通信网关（连接机 器的工厂，使即时可用性的数据，以利益相关者在业务筒 仓）和横向（一个框架，整个供应链，跨越部门、业务部 门、全球工厂地点，甚至进入其他市场）。

　　图2：工业互联网革命的工厂将争取实时，使用网络协议的普适性连接无缝集成设备既跨工厂车间，又超越了远程商务站点甚至外部系统。

　　图3：在未来，一个药品制造商可以使用统计在互联网的医疗保健系统提供的数据定制生产的药物，以满足消费者健康的趋势。

　　常见误区
　　虽然有许多不同解释的互联网，其最基本的状态，互联网 是基本的网络设备，1）有当地情报（设备能够接收，过 程，和响应到其他机器的数据-也被称为"智能"设备）；2）共享一个共同的服务或应用程序接口（API），允 许他们交流彼此在一个有用的方式，即使他们所讲的多协 议；3）是能够推拉状态和指挥信息从网络世界。换句话 说：友好的网络设备连接到全球互联网的一些手段。
　　概念已经模糊不清的工业互联网由于现有的主要网络技术仍在需求方面的讨论，采用峰值。热门话题，例如M2M（ 机器对机器）系统和工业网络-而重要元素工厂的未来- 厂进展不自己体现真正的工业互联网的概念。例如，这些元素本身不提供连接到全球互联网的设备的网络共享，分析，并对生产机器的大量交易数据，这是关键的价值IIoT 解锁。

　　图4：这张图说明了机器的连接，其中几个读码器共享数据与彼此，并与网络的以太网/网络协议的数据通信

　　澄清几个概念IIoT，什么不可以帮助IIoT得到其真正的定义：

　　图5：汽车制造工厂使用的是高度精密的网络的传感器和机器人，它发送和接收数据的整个工厂车间的全自动车辆装配。.

　　工业网络的工厂连接设备
　　工业互联网真正的精神是发展集体的智慧，对系统，设备，和人的共享数据在许多不同媒介和工业部门。创造一 个"内部网"所连接的设备在一个单一的工厂是有效的建 立过程，可能是足够聪明来维持自己。然而，他们获得的 数据有没有办法或工厂允许它回应其他营业地点，企业，或市场波动。厂与其他之间连接有一个真正实施的iiot工厂，供应商或客户，使工厂不仅能满足如今的目标，也预测明天的挑战。

　　图6：网络用户界面显示了从机器视觉系统在工厂地板上的检查数据，允许通过在任何本地设备上的网络浏览器进行监视。

　　使用网络浏览器访问工业设备
　　虽然Web浏览器主要用于访问互联网，他们可以也被使用 来访问信息提供的Web服务器在本地网络或文件在文件 系统中简单的定位一个对象与一个IP地址。设备与Web浏 览器通信提供最高的数据访问设备无关的方法（因为浏览 器是通用的最普通设备，如个人电脑，智能手机，平板电 脑等。这意味着数据可以在实时跨多个系统，甚至远程访 问，只要设备的地址是可访问的。使用网络浏览器的问题 是，在大多数情况下，目标设备必须在一个独立的本地网 络上访问。然而，一旦该设备的信息能够被推到全球互联网，真正的IoT可以开始形成。 在这些情况下的共同主题是缺乏可用性超越工厂的墙壁。工厂使用的M2M系统是很好的集成，以支持该设施的生命 周期，但对整体客户或产品生命周期视而不见。这在很大程度上是如今的工厂。

　　图7：从外部连接，一台机器依靠人工干预来接收数据，维护和升级。

　　这个级别的自主性是互联网产业的终极目标，让机器与机 器沟通，任何部门进行预测分析，驱动自给自足，有利可 图的活动。然而，为了达到这一水平的性能，需要一个过 渡到一个大大的新的基础设施。如前所述，工厂设备首先 需要是可上网的（即是可寻址的）。其次，网络服务需要 建立以取代依赖于协议的系统来连接本地网络中的所有工 厂设备和超越。第三，在垂直市场的企业必须愿意分享收 集的数据，以应对全球趋势以有意义的方式（这是需要去 克服的最大障碍）。
　　事实上，工业互联网的实际应用仍在很大程度上是理论上 的。大多数工厂都没有赶上互联网的趋势，由于在很大程 度上缺乏可用的技术。如今的普通工厂的技术供应商（如 MES，ERP系统，PLC，和其他工业协议的系统和设备） 可以抵御移动互联网服务因为它偏离太多，他们的商业模 式。几个备选方案的市场，工厂已别无选择，只能实现传 统工业技术（通常以太网/ IP或PROFINET I / O系统），直到更多的互联网友好系统变得唾手可得。其结果是，工厂的工厂继续在一个筒仓中，根据本地网络技术，依靠人工输入来理解和响应外部世界的事件，很像在互联网之前 的个人电脑。
　　如何为未来工厂做准备
　　可以理解，实现工业互联网的真正实现是一个令人畏惧的 前景，为工业生产商。与有限的技术，标准化，或例子目 前在市场上，公司将很难实现自己的iiot系统没有重大投资 开发的专有工具，可能无法兼容全球iiot系统进一步下跌 的道路。所以，工厂目前仍保持类似于30年前的工厂，与外界的联系不大。弥合内部网与互联网之间的鸿沟是不容 易的事。然而，若谁做了这些将第一个收获IIoT带来的好 处，不仅包括重要的竞争在他们的市场优势，而且在预计 的14.4万亿美元价值的IIoT实施股份，预计全球可为民营 企业在2022年（以27%的产值占生产总值的约3.88万亿美元）。

　　图8：未来10年，互联网将被带动连接数十亿的设备，以一个快速，普适 系统的潜力，并通过巨大的价值，公司将使这成为可能。

　　图9：读码器在PCB上读码以获得的部分数据和日志的部分在进入装配工艺。

　　数据有关的操作正在执行也应该是标准化的，通用的，可重复的标签（在数据字符串）。这使数字数据进行过滤， 排序，和可操作的数字系统或数据库。例如，牛奶瓶的一 系列数据编码的字符串可以包含批号或生产日期，将允许 过滤数据显示，每一个产品从哪里来，或是为了一天中分 离出一批被损害的产品。

　　图10：这个例子中的S1兼容的数据矩阵说明了常见的标志 标签（01）和（17）是用来识别和分离有用的字符串的数据编码的条码。

　　数字，可过滤的数据也使历史记录和可追溯性的操作。能够回顾数据并看到历史数据趋势、问题和事件，使公司能 够采取预测行动来隔离问题，避免损失，提高收益。如果这个信息被互联网解密，公司将立即，远程访问这些数据点和更好的装备，在变成灾难前推动跨设施优化或在全球 范围内采取行动停止问题。

　　图11：在生产的各个阶段获得的数字数据，制造产品的制造历史。这使 得公司能够跟踪在任何特定的时间段，自动引导他们到下一个阶段的生产，或跟踪他们通过操作来找出错误的来源。

　　2. 获取自动化
　　在制备IIoT使好的做法是复制它的目的：更加互联，更可见，更实时，更自我驱动。自从互联网与消费者整合设 备，数据的可用性和速度的期望和需求呈指数增长。同样可以预见的IIoT在未来10到20年，与预计的5千万的IP地 址的"东西"20224连接到互联网。数据将反弹从机器到机器的数量将是不可估量的。建立一个行为手段和立即反应，并自动在工业环境相关数据的重要性不能被低估。

　　图12：公司可以通过实施设备在整个工厂内建立完全自动化的操作，以获取、沟通和对海量的数据进行逻辑的反应。

　　图13：机器视觉系统的打印质量的打印质量适用于包装和显示器在印刷过程中的任何趋势下降。

　　至关重要的是工厂目前开始实施自动数据采集和控制组件 的操作，以收集和响应数据更快。自动化精通公司将准备 充分利用互联网收集的大量信息。使用大数据对内部和外 部趋势作出反应的系统将获得市场优势，推动生产，做出最灵活的环境条件和消费需求。实现自动化的机器使公司能够跟上当今的业务速度，并准备在互联网的速度很快来到工厂。
　　3. 获取连接

　　图14：将机器连接到网络中，可以将数据流从机器到机器，使自动化操作超出了单个设备的功能。

　　IIoT的基础是通信。设备将与设备进行通信，系统将与系统进行通信，最终整个消费市场业务结构将是一个完全连接的通信引擎通过互联网。但是在实现全球同步之前，从工厂到互联网的传感器上必须建立几个连接点。目前的工 厂有很多的步骤可以采取如今的游戏，以及在互联网上的 连接方式，以充分的互联网连接。
　　首先，工业设备（如传感器，数据采集设备，和测量工 具）应连接到工业控制。从产品到电脑的一个解码的字符 串数据通信的读码器是足够的基本的产品信息记录，但数 据从那里去哪里？对于整个工厂系统和超越的信息是有用 的，它不应该被限制在一个单一的本地机器，应共享到一 个中心枢纽。从控制装置，数据可以传达到其他机器或软件的工厂车间。这是第一步建立机机通讯，使工厂自动化发生。

　　图15：在工厂中执行不同功能的设备可以连接，允许一个设备获得的数据来自动调节另一个设备的活动。

　　其次，工厂的多个设备应该连接到相同的控制系统，以统 一业务流程的网络。工业网络为工厂提供了自己的自主交 流数据的神经系统。而不是依靠一个人类操作员的饲料和 从机器到机器的传输数据，机器能够直接说话在一个又一 个，在一个程序，逻辑的方式作出反应。不出所料，最常 见的在工业网络中使用的控制系统是可编程逻辑控制器（ 可编程控制器）。这代表工厂中所有设备的信息中心。

　　图16：一个可编程逻辑控制器（可编程控制器），网络本地设备在以太网/网络

　　第三，工厂内的网络应该通过一些统一的服务或软件连接 到其他的关键业务系统中。那些被发送到PLC的数据，同 时也需要和采购系统，销售订单系统或者其他系统进行交 流。这可以通过MES或其他类似操作的管理平台来实现， 从而让各种设备的协议可以相互通讯，并允许工厂数据被 投入实际使用。如前面所述，那些可以记录工厂中PCB板 组装线产量的设备，可以通过将数据传送到ERP系统的方 式，让物资采购部们能够和进货订单进行'交流' （即实 时监控和调整）。问题在于如何让这些有着不同功能和用 途的独特设备，在同一种语言规范下进行交流。虽然传感 器，PLC和软件组成的网络在工厂内可以通过一种或多种 工业协议进行通讯交流，但是在工厂之外的业务系统则会 使用其他的协议进行通讯。使用与协议和设备无关的服务（其中许多专有平台是由那些专门从事跨系统连接的公司 开发的，让信息可以自由地和垂直地在业务单元中流动， 优化整个业务的流程。

　　图17：工厂控制系统使用互联网协议通过电子邮件发送状态更新，允许生产主管从任何地方使用他的智能手机跟踪生产状况。

　　在水平的进程中数据将跨越互联网同时和产品生命周期之 中的任何一个实体进行交流。考虑到产品从原材料的获 得，到在产线上装配再被输送到货架这一过程中受到无数 因素的影响。无处不在的传感器将获的数据，这些数据将 被用来实现端到端的数据追溯和业务流程的优化。进入物联网的工厂将允许所有的操作穿过整个物流链到达零售地 点和消费者直接交流。例如，视频和饮料的制造商可能使用互联网收集大数据，并将经济，环境和气候数据进行整合利用。关键的销售数据，天气预报，车队路线和卡车的位置，所有的数据将被整合用来预测可能耗尽库存的零售 店，重新规划可能会遇到极端天气的卡车运输路线，减少生产过剩的风险，消除陈旧的存货。

　　图18：物流经理使用网页数据得知天气情况从而来分配配送路线以确保卡车准时到达和配送

　　产生更多的即时数据和进一步能够执行的数据，将使数据 驱动的决定就可以更快速更灵活。在工业互联网时代，这 些具有通用性的网络服务（之前在互联网协议里提到过） 将像王牌一样压倒以工业协议为基础的地方。那些可以实 现跨越互联网语言并使用HTTP的设备和那些统一多种协议 并具有友好的互联网框架的网络服务的数量正在增加。现 在工厂应该开始整合这些工具并且意识到即时的可移动的 数据带来的好处。这些参与的企业都认同一种观点，在这 些新的事物变成主流的工业通讯方式之前，工厂从早期参 与更容易融入互联网。一开始可以从简单的事情做起，比 如建立一个监控接口并允许操作员通过网络服务看到基于 视觉检测的结果，或者当检测失败的时候使用简单的网络 服务来触发一个警告邮件，这将是迈向工业互联网的正确 方向。
　　5. 获得友好的互联网工具

　　图19:友好的互联网设备进入工业行业的形式是使用具备支持HTTP协议和 网络服务的传感器,为万维网的最终整合搭建舞台。

　　获得可以通过网络服务与工厂进行连接和交流的设备（元 素将是进入工业互联网的必要条件。对于工厂现在而 言，这是开始整合那些友好的互联网工具的关键时期-那些 工具指是可以使用互联网语言的工具。这些公司在实施自 动化和工厂连接的早期时候，选择与网络兼容的工具作为 运营的基础将是非常有益的。公司应该考虑投资那些原本 就具有可以使用互联网协议，如HTTP协议的设备。这些设 备在产业升级的时候将会变得普遍而且最容易与网络服务 连接，因为当万维网主持全球的工业活动后，这些设备将 可以直接与万维网沟通（万维网同样使用HTTP）。 工业HTTP设备正在使用他们的方式进入市场，因为工厂设 备供应商预期了即将到来的工业互联网革命。为了使这些 工具简单并且可以被工厂的操作人员接受，很多的HTTP设 备都有自己的网络用户界面。这些接口提供给用户一个直观的环境并通过浏览器来连接，监控和控制设备。通过在 浏览器窗口输入设备的唯一IP地址，数据将通过设备的获 得同时被组织到一个图形窗口中，这种显示和行为方式和 当今使用的通用软件平台非常类似。不同的是，网络界面 不用下载和安装-我们可以通过任何设备上的浏览器进入。 这使得用户从操作系统和协议的限制中解放出来，同时在 必要的时候可以跨平台或者远程使用实时数据。

　　图20：基于网络的用户界面在浏览器窗口中显示芯片检查结果。没有专用软件，操作系统和特殊协议的限制，可以从任何基于网络的设备上获得检测的实时数据。