物联网的“管道”

2022年1月19日

今天的设备建设者正在争抢以创建具有数字体验的功能丰富的连接设备。但是开发人员在采用IOT实施技术时面临挑战。以下是帮助管理潜在风险因素的方法。

默罕默德Shafique

相关： 西门子数字工业软件

你将学习:

推动物联网采用的主要趋势是什么?
妨碍IOT采用的挑战。
DIY实现物联网的方法，以及走这条路时的潜在陷阱。
找到IOT实现的正确技术堆栈。

物联网(IoT)的实施在各个行业领域继续以惊人的速度增长，因为物联网成为区分其他独立设备并提供附加价值的关键因素。

本文涵盖了IOT技术采用的当前趋势，嵌入式开发商面临的实施挑战。它之后是成功执行的建议，以确保开发IOT连接的设备以满足市场上市期望，并满足长期演变。

物联网应用趋势

推动物联网应用的主要趋势有:

智能手机无处不在，其应用程序涵盖了我们生活的方方面面，正推动着对其他设备的类似互联数字体验预期。例如，传统的独立设备，如恒温器或空气压缩机，现在越来越多地被开发成具有数字用户体验的连接设备。
物联网连接允许设备制造商在设备销售和部署到现场后继续管理设备。设备构建者可以提供远程固件更新来保证设备的安全，或者提供远程维护和服务设备。
随着物联网设备上的计算和存储资源的增长，它们变得更有能力提供本地实时响应，智能和自主水平也在不断提高。这种智能通常依赖于在云端完成的数据分析和机器学习，然后不断改进设备的本地智能。
物联网能力使设备制造商能够围绕他们的设备提供额外的增值服务。这也可能导致业务转型，设备制造商将重点放在销售结果而不是设备上(例如，将压缩气体作为服务销售，而不是销售压缩机)。

物联网采用曲线

最初的物联网采用重点可能因组织而异。然而，随着时间的推移，随着物联网学习和经验的持续增长，新的用例被识别和实现。总的来说，物联网支持可以被看作是一个旅程，在这个旅程中，卑微的开端随着时间的推移而不断扩大，最终导致业务转型。

在一个组织中，典型的物联网采用过程可能会从一些简单的概念证明开始，然后向用户提供连接设备体验，例如远程开/关或收集、可视化和分析遥测数据(图1)．接下来可以添加远程管理和服务设备的功能。

此外，由于从收集的数据中发现了更多的见解，设备构建器可以提供额外的增值服务，包括能源管理，预测性维护等。最终，设备建设者能够在其设备周围引入新的商业模式，他们专注于销售结果而不是销售设备。

这里需要注意的一个关键问题是，这一过程会随着时间的推移而不断发展，并建立在初始能力的基础上。解决方案和底层实现的整体复杂性随着解决方案及其特性集的增加而增加。

物联网应用的挑战

根据定义，IOT实现由多个互操作域组成。它涉及通常的“事情”嵌入式设备不同的能力。它们由数据收集和处理能力（物联网平台）组成连接为“互联网”，并为终端用户提供一个用户界面，无论是web还是移动应用程序。

考虑到这个分层定义，物联网实现所固有的一些关键挑战包括:

安全：在IOT实现的整个生命周期中保持每个层都是安全的，这是一个关键挑战。所有互操作域都有不同的需求，以保持它们安全。例如，嵌入式设备需要使用部署后可能已识别的安全漏洞修复程序的固件更新。IOT平台和应用程序还需要包更新，并要求在不同级别维护访问控制。导致运营和关键基础设施中断的网络攻击是全球范围的前五大之一。¹
紧跟科技步伐一般来说，在每个实现层都有大量的活动进行，新技术被频繁引入，旧组件被淘汰。由于物联网设备可以部署并长期活跃在现场，因此为每个层提供功能和技术更新以保持相关性非常重要。
合规:政府、行业或组织层面的新的法规遵从性不断出现，需要对物联网实现进行调整或调整。
成本管理：在检查中保持IOT实现的成本是设备构建器面临的另一个挑战，因为它可以大幅度随着时间的增长而生长，因为不同层之间的集成是实现的，并且它们在更长的时间段内作为物联网解决方案运行。
可伸缩性:物联网实现需要随着时间的推移而扩展，在水平方向上，更多的设备将被广泛连接;在垂直方向上，随着物联网解决方案的采用曲线向上移动，更多的服务和系统将需要集成。

物联网实现方法

开始物联网之旅可能看似简单。所有人需要做的就是使用社区硬件，安装预先配置的开源软件/应用程序，向免费的物联网平台帐户添加互联网连接，并通过一个免费的仪表盘应用程序开始可视化数据。这种简单性一方面非常有用，因为它有助于快速尝试简单的物联网用例，但另一方面也可能相当危险，因为它迫使组织自行实现物联网。

如上所述，这只是漫长旅程的起点。使用DIY方法会带来一些潜在的挑战，如安全性和威胁管理、技术更新、合规性、开发和集成成本，以及未来的可伸缩性需求。

从长远来看，这种方法尤其有问题，即使早期取得了成功，因为操作和维护整个解决方案的成本不断增长。通常，组织将资源花在集成和强化不是其核心优势的技术领域上，并将他们的注意力从为客户提供真正价值的特定领域应用程序上转移开。

例如，锅炉制造商或太阳能系统制造商需要专注于为客户构建差异化的应用程序，而不是像上面讨论的那样，为了构建和运营作为物联网解决方案基础所需的五层而消耗资源。

大多数企业低估了DIY模式的风险和挑战。不到30%的公司已经将他们的物联网项目超出了试点阶段。”²它们需要越来越多的资源来维持和保障安全。2020年，报告的安全漏洞达到了18325个(平均每周350个)，^3.因此，仅仅是导航和跟踪每周新发现的威胁是一项重大的努力。

管道的类比

在这种情况下，一个很好的类比是考虑在家里安装管道的最佳方法。管道系统应可靠，工作效率高，并符合所有适用的建筑法规(图2)．

最明显的选择就是打电话给专家，让他们快点把水管修好，这样你就可以很快开始使用它了。学习管道如何工作，然后将一个实际工作的管道系统组合在一起，将是非常昂贵和耗时的。第一种方法的额外优势是，如果将来出现任何泄漏或其他问题，可以随时呼叫专家支持。

以同样的方式启动IOT旅程时，最好的决定是获得一个工作系统，该系统与IOT所需的五层技术集成(图3)．内部团队可以专注于建立特定于域的增值服务，以获得市场的竞争优势。

在这里，真正的讨论应该是关于效率和经济，而不是内部开发解决方案的能力。获得一个集成的、经济的、可靠的和受支持的基础来开始物联网之旅，而不是花费有价值的内部资源，这是有意义的。

80 - 20的解决方案

开始物联网之旅的最佳方法是找到一个技术堆栈，为物联网实现的各个层面提供一个强大的基础。这可以被认为是一个80-20的解决方案组合，其中80%的解决方案不区分锅炉或压缩机，而20%的物联网解决方案基于锅炉或压缩机特定的领域知识。理想的解决方案是端到端集成、强化，并提供支持特定领域定制的灵活性(图4)．此外，随着技术向前发展，它不断发展。

西门子数字行业软件提供了一种这样的解决方案的示例，提供了一种端到端的技术堆栈，包括IOT实现所需的不同层(图5)．该技术栈包括西门子的MindSphere，一个功能丰富、云无关的物联网平台，以及西门子embedded的嵌入式软件。

该解决方案伴随着应用程序的实现(车队管理、远程设备管理、可视化和仪表板等)，这允许设备制造商迅速将物联网实现推向市场，以支持他们的增长和业务转型目标。