圖1、工業物聯網(IIOT)是工業4.0的高級形式
工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )已經從各種技術及其相互聯系中逐步發展。在制造業中，首先嘗試創建“事物”之間的網絡的努力可以追溯到20世紀70年代，并被總結為“計算機集成制造”(CIM，“Computer-Integrated Manufacturing”)。雖然迄今為止CIM的想法大約已經有40歲了，但是直到今天它仍然面臨著許多挑戰。其目標是要整合管理和工程流程，實現靈活，高度自主的自動化生產。然而，在20世紀90年代，隨著精益生產(Lean Production)的興起，越來越多的IT解決方案被認為是無效的，許多CIM項目最終都失敗了。在追溯中，我們發現導致CIM失敗的原因有許多，例如
IT和通信基礎設施不成熟
缺乏計算能力
缺少存儲數據的足夠多容量
有限的連接和較低的數據傳輸速率
軟件工具和數據交換格式缺乏開放性。
此外，CIM運動在二十世紀九十年代中期和新千年的頭幾年在互聯網取得重大突破時達到了頂峰。現在，很難想象一個沒有互聯網的世界。然而，在20世紀80年代，很難傳達無處不在的連通性的想法，當在世界其他地方絕大多數都沒有實現數字連接的時候，在工廠內實現大規模的信息交換幾乎是不可能的。
當CIM專注于工廠的生產解決方案時，產品數據管理(PDM， Product Data Man-agement)已被建立為在工程部門設計連接產品數據和人員網絡的新方法。與CIM相比，PDM的技術推動力方面較小，PDM起源于使用簡單的基于文件系統的處理方式來管理大量產品數據的限制。產品配置，工作流程，修改或者授權等功能對于大型企業的工程部門來說是不可或缺的，對中型企業來說越來越重要。通過產品生命周期管理(PLM，Product Lifecycle Management)，進一步考慮網絡化的思想，考慮到一致的數據管理作為產品整個生命周期的目標。在這種情況下，PDM通常被認為是PLM的骨干，在生命周期(如生產和服務)中為不同的應用提供接口。因此，可以認為PDM和PLM也是工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的先決條件：工業“事物”要求產品數據作為有意義的溝通的基礎。例如，用于將測量數據與產品相關的最初規定的規格要求進行比較來檢查產品是否符合規格。
從工廠規劃和運營的角度出發，數字工廠(Digital Factory)旨在整合數據，模型，流程和軟件工具。因此，數字工廠(Digital Factory)是一個真正的工廠綜合模型，可以在其生命周期中用于通信，仿真和優化。數字工廠領域的軟件產品通常配有不同的模塊，可實現物料流動仿真，機器人編程和虛擬調試等功能。在工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的背景下，數字工廠可以被認為是PLM的補充。 PLM旨在整合產品生命周期中的數據，而數字工廠包括生產資源和流程的數據。對于工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )來說，這兩種產品都是必需的，如下圖所示：
圖2、IIoT(工業物聯網)作為真實事物和它們對應數字部件的網絡
雖然PLM和數字工廠為工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的數據支柱做出了貢獻，但是設計IIoT硬件的許多想法可以追溯到機電一體化和網絡物理系統(CPS，Cyber-Physical Systems )的思想。機電一體化通常被定義為整合力學，電子和信息技術的學科。正如“機電一體化(mechatronics)”這個術語的第一個音節所示，這個學科可以被認為是力學的延伸，許多利益相關者都有機械工程的背景。相比之下，Cyber-Physical Systems的名稱由計算機科學和軟件工程的研究人員建立。 NASA將CPS定義為“由于高度可用的嵌入式軟件組件組成同時呈現出復雜的行為模式”的新興類物理系統。 CyPhers在路線圖項目中使用了類似的定義：“CPS由計算，通信和控制組件組成，與不同性質的物理過程緊密結合，例如機械，電氣和化學等”。后一種定義也可能與機電系統相關聯，事實上，術語“機電一體化”和CPS通常是互換使用的，特別是在自動化和交通運輸領域。然而，它們的基本的“工程哲學”通常是不同的。雖然“機電一體化”意味著有一個以軟件分級為重點的物理系統，但CPS則表示附加值的最大部分是基于軟件的，而對軟件工程而言硬件部分具有特殊的挑戰，因為硬件需要與物理環境進行時空互動。此外，CPS的特征在于不一定是機電一體的子系統之間的通信。例如，在某些情況下，CPS可以被表征為聯網系統，并且通常網絡內涵被隱含地包括在術語CPS中。通過定義，如：CPS包括“嵌入式計算機和網絡[監視和控制物理過程[...]”。考慮網絡思想進一步，CPS可以被認為是“支持物聯網(IoT)”的系統，其中IoT意味著子系統連接到因特網，因此是具有大量節點的開放系統的一部分。由于其網絡特性，CPS需要比機電系統更大的理論基礎。前者通常可以通過多物理建模和控制理論來描述，而后者的理論則包括機電一體化，網絡技術，協作方法，網絡安全，數據分析，人造智能和人機交互等。圖下圖所示：
圖3、網絡制造和IIoT(工業物聯網)的理論基礎
隨著物聯網(IoT)持續地在消費者和IT專家的意識中不斷增長，人們的思想越來越多地轉向如何確保實現其所承諾的具有潛力。
物聯網(IoT)的好處是顯而易見。例如在“智能家居”的應用中，如果電冰箱發現某些事物過少的話就可以自己購買，這可以相當于某種類型的“自給自足”;另外，隨著衛生和健身領域能夠與智能手機連接的可穿戴技術的日益普及，物聯網(IoT)正在以快速的速度改變我們的生活和工作方式。
然而，特別是在商業環境中，如果想要真正地改變了我們的現代工作場所的話，物聯網(IoT)技術也面臨著許多挑戰。例如，搭建一個具有物聯網(IoT)功能的工廠，那里將會有大量能夠相互交流的工業機器，并且能夠自動診斷操作問題，在這當中有很多事物是需要連接的，因此IT部門要仔細考慮，以確保一切順利。
轉向智能制造
隨著制造行業移動到智能制造業，也就是實現被稱為工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )這現在是行業的熱門話題。最終，工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的主要目標是創造一種機器之間可以彼此通信而不需要人作為中間調解的生產環境。在這種情況下，工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )將從機器中收集數據并進行分析以提高生產效率，從而降低生產成本。物流將變得更加自動化和優化，從而實現更加智能和靈活的生產。
工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的優點是很清楚的。如果一切正常，裝配線將永遠不會被迫停止來處理停機問題，這要歸功于工業物聯網可以預見什么時候需要更新的機械零件，并能夠有效地進行自我修復。
另外一個周邊的好處是在工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )健康和安全領域取得重大進展，因為可穿戴技術在B2B領域的作用變得越來越突出。在環境變得不安全的情況下，可穿戴可以測量工作人員的溫度和噪音暴露水平并提醒工作人員;因此可穿戴技術設備在工業環境中的技術優勢將非常有價值。
切換到新的基礎設施
然而，使工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )奏效并不像輕擊開關那么容易。有許多技術障礙妨礙了其成功，尤其是它將為IT部門帶來一系列問題，包括從切換到新系統的復雜性到需要保持實時檢查的連接設備的數量。
減輕這些風險的最有效方法是通過實施適當的IT監控解決方案，從而提供整個公司的IT基礎設施的綜合圖景。然而，在選擇解決方案之前，需要清楚若干工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )所具有的特定要求，例如：
支持IT監控的共同標準
用于整合各種生產系統的記錄接口
通過儀表板和通知來高效，用戶友好地表示監控數據
廣泛地報警和報告功能
分布式網絡的好處
鑒于許多大型工廠將分布在多個不同的位置，因此在為支持工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的工廠選擇IT監控解決方案時，需要考慮對跨多個站點網絡進行監控。
對于IT團隊來說，IT監控可能是在向工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )轉型升級過程中的一個特別有用的資源，特別是當需要跨越多個站點時。 企業組織往往希望通過有限的資源來提供高投資回報率( ROI)，但為IT人員提供了一個控制面板，通過這些控制面板，他們對網絡的總體洞察將有助于確保實現成功的工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )基礎架構。
實現潛力
物聯網改變工業制造業的潛力顯然是巨大的。 然而，其成功最終取決于提供高可靠和功能強大的網絡，以確保其順利運行。 工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )的優點是顯而易見的，但是要實現工業物聯網(IIoT，Industrial Internet of Things )是需要考慮如何才能讓它在實際環境中能夠有效地工作，而不只是簡單地提供它。
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本文標題：工業物聯網的演進與革命
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