工业互联网时代的远程运维.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：孟学鑫(1983)，男，汉族，山西介休人，本科，中级，电气工程师，研究方向为电气工程及自动化。-39-工业互联网时代的远程运维 孟学鑫 联通(山西)产业互联网有限公司，山西 太原 031000 摘要：摘要：随着工业互联网的快速发展，远程运维技术在工业互联网项目中应用的日益广泛。本文从工业互联网的发展现状、远程运维能够实现的功能及作用、目前存在的问题及如何更好的发展等方面，对工业互联网时代的远程运维进行了深入分析和探讨。通过研究，本文认为，远程运维可以提高设备利用率、降低运维成本、提高生产效率、增强企业竞争力，但同时也面临着数据安全、网络稳定性、技术门槛高、缺乏专业人才和技术支持等问题。为了更好地发展工业互联网时代的远程运维，需要政策支持和技术创新、加强行业合作和交流、提高企业和公众的认知度、建立完善的人才培养流程体系和进阶机制。关键词：关键词：工业互联网；远程运维；物联网；人工智能；大数据 中图分类号：中图分类号：TH17 0 引言 随着信息技术的快速发展，人工智能在各行业领域的广泛应用，尤其在工业领域的信息化智能化建设中，工业互联网已经成为制造业转型发展的重要依托。工业互联网通过将机器、设备、传感器等感知层的生产要素相互连接，形成数据驱动的智能制造生态系统。在这种环境下，远程运维作为一种新的运维方式，越来越受到企业的关注。本文旨在探讨工业互联网时代的远程运维发展现状、问题及发展策略。1 工业互联网的发展现状 1.1 工业互联网的定义和发展历程 工业互联网是指通过先进的网络通信技术，实现设备、机械、传感器等生产要素的连接和通信，从而形成数据驱动的智能制造生态系统。工业互联网的发展历程可以追溯到 20 世纪 90 年代的物联网技术，随着云计算、大数据、物联网等技术的不断发展，工业互联网逐渐成为工业企业转型升级和跨越发展的重要方向。1.2 工业互联网的优势和应用场景 工业互联网能够提高企业的生产效率、降低成本、优化资源配置、合理调度生产。其应用场景涵盖了智能制造、工业自动化、5G 全链接工厂、工业安全等诸多领域。通过对工业互联网的应用，企业可以实现生产过程的自动化向智能化和数字化转型升级，对企业提高产品质量和生产效率、降低能耗节约成本有显著效果。1.3 工业互联网的市场规模和增长趋势 根据市场研究机构的数据显示，近几年全球工业互联网发展呈现出快速增长的趋势。预计到 2025 年，全球工业互联网市场将达到数万亿美元的规模。中国作为全球制造业大国，工业互联网市场的发展潜力巨大。政府和企业都在积极推动工业互联网的发展，将其作为制造业转型升级的重要抓手。1.4 工业互联网的价值所在 工业互联网的互联互通主要体现在设备、系统以及数据之间的连接方面。通过物联网技术，企业可以实现设备与设备之间的连接，以及设备与数据中心的连接。工业互联网通过数据采集、存储和分析技术，将设备、人员及业务等各种数据融合汇聚，形成强大的数据资源池。工业互联网的云网融合是指将云计算和网络技术深度融合，实现计算资源的灵活调度和网络资源的优化配置。工业互联网的智能化主要体现借助人工智能技术，企业可以实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。工业互联网的产业链协同是指通过信息化手段实现上下游企业之间的业务协同。借助工业互联网平台，上下游企业可以实现数据的互通互联和业务的无缝对接，提高整个产业链的协同效率和竞争力。随着工业互联网技术的的不断发展，以及大数据、云计算、人工智能、物联网等技术在应用模式中的不中国科技期刊数据库 工业 A-40-断创新，工业互联网也将呈现出更加多样化的业态形式。这些创新和发展将为工业互联网的未来发展注入新的动力和活力。2 远程运维能够带来的价值 工业互联网时代的远程运维是指利用网络技术、传感器和智能控制技术等手段，实现对工业互联网各种应用场景的现场设备进行远程编程调试、下载程序、运行状态监控、故障诊断、故障预警、故障维护及整体管理的一种技术手段。其主要功能包括：远程编程调试、远程下载及上传备份、运行状态实时监控；通过远程在线监控，可以实时掌握设备的运行状态、参数变化等信息，基于对长期运行数据的分析计算，能够对故障进行预判和预警，并能够通过远程手段进行故障维护和处理，及时消除故障隐患。2.1 提高生产效率 通过远程编程调试，改变了传统的工业控制领域对本地系统集成技术人员的依赖，实现了资源共享、数据共治，消除了地域限制，通过远程网络就能够实现现场设备的联动控制和调试，提高了企业快速建设投产。通过对设备实时数据采集和分析，依托设备运行分析大模型，可以对设备的运行状态、疲劳程度、亚健康预警、连续运行情况、最佳维保时间等情况作出判断指导，企业可以更加精准地掌握设备状况，辅助进行优化生产计划和调度，提高生产效率和质量。2.2 提高设备利用率 通过远程运维，企业可以实时监控设备的运行状态，及时发现并解决问题，避免因设备故障导致的生产中断或停机等情况，提高设备的利用率。提高了设备的可靠性和安全性，减少了设备的故障率和损坏率。2.3 降低运维成本 远程运维可以实现设备的远程故障诊断和维修，减少现场维修时间和人力成本，同时还可以通过智能化监测和预测性维护等方式降低维修频率和成本。减少了设备的非正常停机时间和应急状态维护成本，提高企业经济效益。2.4 增强企业竞争力 远程运维可以帮助企业实现精细化管理、提高产品质量和生产效率，同时还可以拓展市场和客户群体，增强企业的市场竞争力。提高了设备的智能化水平，实现了设备的远程监控和管理，提高了生产效率和稳定性。3 远程运维的实现方式及技术基础 3.1 智能物联网前端是技术基础 远程运维服务要想实现，必须依靠前端的物联网设备，要实现设备智能化、监控精准到位、诊断可靠高效、维护协同共治，需要对设备进行智能化技术改造和网络化升级，将传统的局域网信息采集处理设备与工业互联网连接起来进行数据传输与交互，为实现远程运维数据的获取、存储、分析、研判等提供基础。要实现远程运维，也可以类比传统网络分为感知层、传输层和应用层。感知层可以是将原系统中智能采集单元、传感器、控制器等，实现智能感知、精确度量。传输层是远程运维实现的关键所在，其形态为工业物联网网关，能够将前端的智能化传感器、PLC主站、DCS 离散控制站的数据和信息通过标准 Modbus RTU、TCP/IP、RS485 等多种通讯方式，转换为 OPC、MQTT 等无线传输协议，实现设备之间、设备与平台之间的互联互通、智能传输和协同作业。应用层是布局在远程的 IOT 服务器、大数据中心和云计算设备，以此来实现数据的上传、互通和共治，从而对企业现场设备和数据进行传输、分析、处理，实现远程调度指挥、中控集中控制和现场设备控制的三级控制，推动智能生产、智能分析、智能调度，最终实现精益化生产和智能决策。3.2 云计算大数据平台是技术保障 远程运维服务需要有海量的数据交互和大模型运算，能否对数据进行准确、快速、高效的分析处理，关系着远程编辑、预警、诊断和指挥的成败。云计算大数据平台具有强大的数据处理和存储能力，能够快速、准确地处理海量数据，为企业提供高效的数据分析和应用服务。企业在远程运维时，一方面需要依托云计算和数据平台，将设备运行数据、环境预测数据、智能运维数据上传到大数据库进行存储，利用云计算技术对数据进行深度挖掘、智能分析和研判，自动实现运行调整及策略优化，自动执行故障诊断、故障预警、设备预检修等；另一方面需要建立数据共享平台，通过云端安全共享，实现智能化数智的互联互通，数据的共享共治，生产的协同管理，为运维服务的各个环节提供支持服务。云计算大数据平台能够帮助企业中国科技期刊数据库 工业 A-41-降低成本、提高效率，实现智能化运营，提高市场竞争力。3.3“数据中台”+“物联网 IOT”的运维方案是价值核心 远程运维服务需要在技术、信息安全、市场等领域不断积累，需要积累不同工业应用场景客户的知识和信息资源，形成以“数据中台”+“物联网 IOT”为价值核心的服务模式，为不同应用场景的客户提供有价值的运维服务。物联网 IOT 是一种将形态各异、通讯方式多样的物理设备和互联网连接起来的技术，通过物联网 IOT，企业可以将各种生产、通信设备进行连接，实现设备之间的信息互通和智能化控制。而数据中台则是一个集中管理企业数据的平台，它将各种数据源进行整合，为企业提供整体的数据治理和综合高效的应用服务。通过数据中台，企业可以实现数据的安全存储、高效处理和分析，提高决策的准确性和时效性。因此，“数据中台”+“物联网 IOT”的运维方案可以实现工业互联网远程运维，帮助企业实现数字化建设，提升企业的竞争力和市场影响力。4 远程运维可能遇到的问题 4.1 数据安全问题 远程运维需要采集大量的设备数据和生产信息，如何保障数据的安全性和隐私性是一大挑战。原来在局域网中运行的数据要通过互联网传输远程服务器实现远程运维，势必增加数据对安全性的要求，如果没有做好安全防控，系统遭到攻击或数据泄露等风险会给企业带来巨大的经济损失和不良的社会影响。4.2 网络稳定性问题 远程运维需要稳定的网络连接和传输速率，保证工况的数据能够及时、准确的上传到服务端。如果网络不稳定或存在延迟等问题，将会影响运维的准确性和及时性。4.3 专业人才和技术支持问题 远程运维需要专业的技术人员和管理团队支持，如果有问题需要能够快速定位原因并做出最优化的处理建议，指导现场尽快修复保障生产连续性。目前市场上缺乏相关的专业人才和技术支持体系，很多企业没有专门的远程运维团队和技能培训机制。5 解决方案和对策建议 针对以上问题，提出以下解决方案和建议：5.1 加强数据安全保护措施 为了保障数据的安全性和隐私性，企业需要采取一系列的安全措施，如数据加密、权限管理、访问控制、身份认证等，用于数据传输过程中的安全保障。例如，通过加密技术，可以保证敏感数据在传输过程中不被窃听、篡改或截获。同时，数据加密技术也可以帮助预防 DDoS（分布式拒绝服务攻击）等网络攻击，避免网络服务受到过大的负载压力。另外还需要加强与设备制造商和第三方安全机构的合作，建立完善的安全管理体系。5.2 提高网络稳定性保障 为了解决网络不稳定和延迟等问题，企业需要选择可靠的通信协议和网络架构，对于需要大量数据传输和高速互联的企业，可以选择光纤网络或者千兆以太网。而对于一些小型企业或者需要低成本的企业，可以选择低带宽的 DSL 或者无线网络。同时还需要定期对网络设备进行检查和维护，确保网络的稳定性和可用性。5.3 加强技术研发和人才培养 针对技术门槛高和缺乏专业人才的问题，企业需要加强技术研发和人才培养。可以通过与高校和研究机构的合作，共同开展技术研究和发展，同时还可以建立完善的培训机制和技术支持体系，提高技术人员的专业能力和技术水平。倡导政府出台相应的扶持政策、逐步建立并完善公共配套服务，支持企业加快智能化建设的升级。鼓励企业快速建设企业或行业的标准化信息管理与控制系统、远程诊断系统、智能分析决策系统，在建设和运营中积累故障索引知识库并建立故障预测模型，实现数据的集中和共享。5.4 建立完善的运维体系和流程 为了更好地实现远程运维，企业需要建立完善的运维体系和流程，包括设备管理、故障诊断、维修维护等方面。同时还需要建立完善的人员梯队建设和团队发展机制，确保智能远程运维的技术人员保障。建立设备“全生命周期”的管理理念，制定并执行对装备提供智能健康监测、虚拟设备维护、阶段“体检诊断”等全生命周期的运维服务。发挥第三方机构平台和工信相关部门的全链条督导指挥作用，出台相应的中国科技期刊数据库 工业 A-42-第三方运维标准规范，在保证信息安全和知识产权的前提下，鼓励第三方运维产业的发展。远程运维服务在工业互联网的整体架构中发挥其重要的作用，能够为工业互联网整体水平的提升提供新的领域的开拓。企业要在转变传统的信息化和智能化思维，积极投入到数字化和服务化的跨越转型建设中，结合自身行业、业务特点，做好开发、运维、运营、治理多平台的协同应用。工业互联网的飞速发展，远程运维服务必将有其一席用武之地，也将推动技术新业态的发展，最终服务企业数字化转型。参考文献 1侯彦全 程楠 侯雪.远程运维服务模式研究以金风科技为例J工业经济论坛,2017-03-25 2张金龙 门震江.工业互联网发展现状分析研究J.辽宁经济,2018(09).3鲁峻廷.远程控制和物联网技术在工业自动化控制中的应用J.山东工业技术,2015(8):29-30.4孙剑云.浅论工业自动化控制中远程控制与物联网技术的应用J.通讯世界,2015(17):2-3.52021 年工业互联网白皮书.中国企业数字化联盟Z.2021.