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边缘安全计算网关破晓工业数据孤岛

2024.03.01

工业数据是工业向数字化、网络化、智能化发展的重要资源,对于提高生产效率、优化生产流程、实现智能制造具有重要意义。然而,由于传统工业系统的闭环结构和信息孤岛化问题,工业数据往往处于分散、孤立的状态,难以进行有效整合和利用。为打破工业数据孤岛,提高工业数据价值,边缘安全计算网关应运而生,成为工业数据整合的重要工具。

一、传统工业系统中数据的现状与挑战

在多数的传统工业/制造业企业中存在着多个数据孤岛,主要表现为以下几个方面

现状

系统割裂:在现代工业环境中,由于历史遗留和快速发展的信息技术,各工厂设备、生产线以及信息系统(如ERP、MES、SCM等)往往由不同的供应商提供,采用不同的数据格式和通信协议,导致彼此间难以实现无缝的数据交换。

信息孤立:不同部门或层级的管理系统各自存储和处理数据,形成一个个独立的信息孤岛,数据在这些孤岛内部循环而无法在整个企业范围内得到有效利用。

资源浪费:数据孤岛限制了对大量实时生产数据的有效分析和利用,这不仅妨碍了精益生产和智能化决策,还可能导致重复投资、冗余数据采集和存储,增加了运营成本。

挑战

智能升级挑战:随着工业4.0和工业互联网的发展,企业需要实现从传统制造向智能制造的转型,这就要求所有生产要素和业务流程能够数字化并互联互通。数据孤岛成为实施大数据分析、人工智能应用和预测性维护等高级功能的重大障碍。

协同工作难题:跨部门、跨地域的协同作业受阻,因为数据不能实时共享,使得供应链优化、产品生命周期管理、客户服务等方面效率低下。

合规与安全性风险:数据分散在各个孤岛中,不仅影响企业的综合监管能力,也可能因缺乏统一的安全策略而导致数据泄露、违规操作等问题。

战略决策失误:如果管理层不能获得完整、准确且及时的企业全局数据,将直接影响其战略规划和战术决策的科学性和准确性。

因此对于企业全链路数据的整合需要引进新一代技术,实现对现有设备、跨部门数据等进行安全可控、稳定可靠、高效及时地汇集和整合。例如米态互联的边缘安全计算网关,突破性的自研了边缘网络安全技术以及融合传统边缘计算网关技术,为打破工厂数据孤岛提供了创新思路。

二、边缘安全计算网关在打破工业数据孤岛中的关键技术

边缘安全计算网关在工业数据整合中扮演着关键的安全桥梁和智能处理中枢的角色,其关键技术包含以下6个方面:

安全防护与数据隔离

米态互联自研的边缘安全网络模型的核心理念是默认不信任任何网络内外的主体,并通过持续验证和最小权限原则来保证系统安全性。米态边缘安全计算网关将这一理念应用于工业环境,对进出的数据流量进行严格的身份认证、授权控制和加密传输,有效防止非法访问和数据泄露,确保了工业数据在整合过程中的安全性和隐私保护。

远程配置管理与维护

通过边缘安全计算网关通过边缘安全分布式网络穿透访问工厂边缘设备上的各类服务,实现对设备的前期远程部署、远程访问、远程调试、程序下载,允许工程师在远端实现对固件/程序进行升级、修复等,无需现场接入。当设备出现异常或故障时,边缘安全计算网关可以快速捕捉到这些事件并上传至云端或中央管理系统,从而实现远程故障诊断。

协议转换与数据融合

针对工业设备多样性和通信协议不统一的问题,边缘安全计算网关能够支持多种工业协议(例如 MODBUS、DLT645、MQTT、主流工业PLC,等),实现不同设备间的数据格式转换与标准化,从而打破各设备之间的数据孤岛,实现全厂范围内的数据融合。

实时计算与本地决策

边缘计算能力使得网关能够在靠近数据源头的位置对数据进行实时处理和分析,减少数据传输延迟并减轻云端压力。基于边缘安全网络策略,网关可以实现根据预设规则或机器学习算法进行本地决策,仅将必要的信息上传至云端或中心服务器,提高响应速度并降低网络带宽需求。

微服务架构与灵活扩展

边缘安全计算网关具备模板化配置、DSL配置、编程扩展等功能,可使用米态互联提供的SDK实现插件开发并部署至对应设备,也可直接选择米态插件仓库中的插件,直接下载至网关。可根据业务需求动态加载和卸载功能模块,实现快速部署和灵活扩展,助力打破工业数据孤岛,以适应不断变化的工业应用场景和物联网设备接入需求。

高效数据整合与优化传输

通过对现场数据的预处理、过滤、聚合等操作,边缘安全计算网关能够减少无效和冗余数据的传输,优化数据整合流程,提升整个系统的运行效率和数据质量,为企业的决策支持和智能化应用提供坚实的基础。


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三、典型应用案例介绍

(一)工业企业实施边缘计算网关的挑战与解决方案

某集团为响应国家产业升级号召,对下属多个工厂进行数字化改造,该项目的改造难点有以下4点:

(1)连接设备多样

存在多种PCL设备,其之间协议不尽相同,需要实现对所有项目所涉PCL设备进行数据采集与协议转化;

(2)设备间距离远

需要对位于不同地点的多个生产车间的PLC设备进行数采,在监控实时运行状态的同时进行集中管理和自动化控制,但产线设备间距离较远、布线困难;

(3)设备系统碎片化

为确保废水达标排放,计划对原有废水处理系统进行自动化改造,通过PLC自动控制水处理设备的运行,并实时监测水质及系统运行状态,但废除处理系统设备分散,过程复杂且布线不便;

(4)安全需求

客户希望能同时提升办公网络与生产网络的安全性。

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工厂图片

(二)优化效果

(1)灵活部署

现场灵活部署,米态互联边缘安全计算网关通过串口连接PLC,并通过 wifi、4G/5G、有线等方式上网,随时随地对 PLC远程进行下载、维护和监控。

(2)生产网与办公网组网

米态互联边缘安全计算网关通过边缘安全网络通道将生产网和办公网进行组网,采集的 PLC 及其他物联网设备的数据通过边缘安全网络通道汇聚到位于办公网的平台服务器,并最终在总控台进行展示与控制。实现数据互通,打破数据孤岛。

(3)远程运维

米态互联边缘安全计算网关提供强大的网络穿透能力,符合权限要求的运维人员无论身处办公网还是移动环境,只需在办公电脑上安装米态互联运维客户端或登入网页端,即可通过米态互联边缘安全网络触达边缘侧的设备。

(4)精细化权限管理

米态互联平台提供精细化权限管理,严格控制不同人员对办公网及生产网中各类设备及服务的访问权限,且无论内网还是外网,均可保持相同的访问体验。

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方案拓扑

四、结语

综合以上,米态互联边缘安全计算网关不仅助力企业破除了工业数据孤岛的束缚,还以更以高水准的远程运维能力和严格的安全防护措施,为企业搭建起了通向智能制造的新桥梁。米态互联将以更前沿的方式推动产业升级,赋能企业在全球竞争舞台上取得先机,共绘工业4.0时代的宏伟蓝图。


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边缘安全计算网关破晓工业数据孤岛

2024.03.01

工业数据是工业向数字化、网络化、智能化发展的重要资源,对于提高生产效率、优化生产流程、实现智能制造具有重要意义。然而,由于传统工业系统的闭环结构和信息孤岛化问题,工业数据往往处于分散、孤立的状态,难以进行有效整合和利用。为打破工业数据孤岛,提高工业数据价值,边缘安全计算网关应运而生,成为工业数据整合的重要工具。

一、传统工业系统中数据的现状与挑战

在多数的传统工业/制造业企业中存在着多个数据孤岛,主要表现为以下几个方面

现状

系统割裂:在现代工业环境中,由于历史遗留和快速发展的信息技术,各工厂设备、生产线以及信息系统(如ERP、MES、SCM等)往往由不同的供应商提供,采用不同的数据格式和通信协议,导致彼此间难以实现无缝的数据交换。

信息孤立:不同部门或层级的管理系统各自存储和处理数据,形成一个个独立的信息孤岛,数据在这些孤岛内部循环而无法在整个企业范围内得到有效利用。

资源浪费:数据孤岛限制了对大量实时生产数据的有效分析和利用,这不仅妨碍了精益生产和智能化决策,还可能导致重复投资、冗余数据采集和存储,增加了运营成本。

挑战

智能升级挑战:随着工业4.0和工业互联网的发展,企业需要实现从传统制造向智能制造的转型,这就要求所有生产要素和业务流程能够数字化并互联互通。数据孤岛成为实施大数据分析、人工智能应用和预测性维护等高级功能的重大障碍。

协同工作难题:跨部门、跨地域的协同作业受阻,因为数据不能实时共享,使得供应链优化、产品生命周期管理、客户服务等方面效率低下。

合规与安全性风险:数据分散在各个孤岛中,不仅影响企业的综合监管能力,也可能因缺乏统一的安全策略而导致数据泄露、违规操作等问题。

战略决策失误:如果管理层不能获得完整、准确且及时的企业全局数据,将直接影响其战略规划和战术决策的科学性和准确性。

因此对于企业全链路数据的整合需要引进新一代技术,实现对现有设备、跨部门数据等进行安全可控、稳定可靠、高效及时地汇集和整合。例如米态互联的边缘安全计算网关,突破性的自研了边缘网络安全技术以及融合传统边缘计算网关技术,为打破工厂数据孤岛提供了创新思路。

二、边缘安全计算网关在打破工业数据孤岛中的关键技术

边缘安全计算网关在工业数据整合中扮演着关键的安全桥梁和智能处理中枢的角色,其关键技术包含以下6个方面:

安全防护与数据隔离

米态互联自研的边缘安全网络模型的核心理念是默认不信任任何网络内外的主体,并通过持续验证和最小权限原则来保证系统安全性。米态边缘安全计算网关将这一理念应用于工业环境,对进出的数据流量进行严格的身份认证、授权控制和加密传输,有效防止非法访问和数据泄露,确保了工业数据在整合过程中的安全性和隐私保护。

远程配置管理与维护

通过边缘安全计算网关通过边缘安全分布式网络穿透访问工厂边缘设备上的各类服务,实现对设备的前期远程部署、远程访问、远程调试、程序下载,允许工程师在远端实现对固件/程序进行升级、修复等,无需现场接入。当设备出现异常或故障时,边缘安全计算网关可以快速捕捉到这些事件并上传至云端或中央管理系统,从而实现远程故障诊断。

协议转换与数据融合

针对工业设备多样性和通信协议不统一的问题,边缘安全计算网关能够支持多种工业协议(例如 MODBUS、DLT645、MQTT、主流工业PLC,等),实现不同设备间的数据格式转换与标准化,从而打破各设备之间的数据孤岛,实现全厂范围内的数据融合。

实时计算与本地决策

边缘计算能力使得网关能够在靠近数据源头的位置对数据进行实时处理和分析,减少数据传输延迟并减轻云端压力。基于边缘安全网络策略,网关可以实现根据预设规则或机器学习算法进行本地决策,仅将必要的信息上传至云端或中心服务器,提高响应速度并降低网络带宽需求。

微服务架构与灵活扩展

边缘安全计算网关具备模板化配置、DSL配置、编程扩展等功能,可使用米态互联提供的SDK实现插件开发并部署至对应设备,也可直接选择米态插件仓库中的插件,直接下载至网关。可根据业务需求动态加载和卸载功能模块,实现快速部署和灵活扩展,助力打破工业数据孤岛,以适应不断变化的工业应用场景和物联网设备接入需求。

高效数据整合与优化传输

通过对现场数据的预处理、过滤、聚合等操作,边缘安全计算网关能够减少无效和冗余数据的传输,优化数据整合流程,提升整个系统的运行效率和数据质量,为企业的决策支持和智能化应用提供坚实的基础。


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三、典型应用案例介绍

(一)工业企业实施边缘计算网关的挑战与解决方案

某集团为响应国家产业升级号召,对下属多个工厂进行数字化改造,该项目的改造难点有以下4点:

(1)连接设备多样

存在多种PCL设备,其之间协议不尽相同,需要实现对所有项目所涉PCL设备进行数据采集与协议转化;

(2)设备间距离远

需要对位于不同地点的多个生产车间的PLC设备进行数采,在监控实时运行状态的同时进行集中管理和自动化控制,但产线设备间距离较远、布线困难;

(3)设备系统碎片化

为确保废水达标排放,计划对原有废水处理系统进行自动化改造,通过PLC自动控制水处理设备的运行,并实时监测水质及系统运行状态,但废除处理系统设备分散,过程复杂且布线不便;

(4)安全需求

客户希望能同时提升办公网络与生产网络的安全性。

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工厂图片

(二)优化效果

(1)灵活部署

现场灵活部署,米态互联边缘安全计算网关通过串口连接PLC,并通过 wifi、4G/5G、有线等方式上网,随时随地对 PLC远程进行下载、维护和监控。

(2)生产网与办公网组网

米态互联边缘安全计算网关通过边缘安全网络通道将生产网和办公网进行组网,采集的 PLC 及其他物联网设备的数据通过边缘安全网络通道汇聚到位于办公网的平台服务器,并最终在总控台进行展示与控制。实现数据互通,打破数据孤岛。

(3)远程运维

米态互联边缘安全计算网关提供强大的网络穿透能力,符合权限要求的运维人员无论身处办公网还是移动环境,只需在办公电脑上安装米态互联运维客户端或登入网页端,即可通过米态互联边缘安全网络触达边缘侧的设备。

(4)精细化权限管理

米态互联平台提供精细化权限管理,严格控制不同人员对办公网及生产网中各类设备及服务的访问权限,且无论内网还是外网,均可保持相同的访问体验。

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方案拓扑

四、结语

综合以上,米态互联边缘安全计算网关不仅助力企业破除了工业数据孤岛的束缚,还以更以高水准的远程运维能力和严格的安全防护措施,为企业搭建起了通向智能制造的新桥梁。米态互联将以更前沿的方式推动产业升级,赋能企业在全球竞争舞台上取得先机,共绘工业4.0时代的宏伟蓝图。


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