IT和OT的区别和联系（it 和 ot）

IT和OT的融合是一个长期存在的问题。十几年前提出的“工业化和信息化融合”本质上是IT和OT的融合。后来，随着2011年工业4.0的推出，IT和OT的融合成为制造业的重点。

但由于IT和OT长期以来相互独立，两者之间存在着“天然鸿沟”，整合并不容易。近日，专注OPC数据通信领域20多年的Matrikon公司提出了“统一OT数据层”（UODL）的概念，在IT和OT之间添加这样一个数据层，以填补IT和OT之间的空白。 IT 和OT 之间的“天然鸿沟”。

那么为什么要添加OT数据层呢？这样做有什么好处呢？这样的OT数据层如何实现呢？为此，CONTROL ENGINEERING China独家采访了Matrikon公司市场总监Darek Kominek先生。

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数字化转型的过程就是IT与OT的融合

数字化、智能化转型是当前全球制造业的共同发展趋势。无论是实现更高效率效益，还是走向可持续高质量发展，数字化智能都是必由之路。所谓数字化智能，就是将新一代IT技术应用到制造企业的设计、生产、管理、销售、服务等各个环节，并根据产生的数据进行分析挖掘、控制、监控、预测和优化。在每个链接中。这包括数字孪生、仿真建模、预测性维护、机器学习、人工智能等比较流行的应用。

对于制造业来说，核心数据当然来自于生产环节，而这就是传统的OT领域。这样，IT和OT就相遇了，需要集成，需要互相交换数据。 “数据”成为数字化转型的核心。

“数字化转型一旦开始，各级人员都希望获得更多数据，尤其是车间层面的OT数据。” Darek先生表示，IT与OT的融合将为企业带来诸多好处，例如：可以降低工业成本、优化业务流程、降低流程风险、更快地实施开发和集成、连接OT设备和环境设施数据等。IT基础设施数据实现双向互通。

但同时，因为IT 和OT 都有自己的目标、优先级、技能、指标甚至语言。 IT希望以最快的速度收集尽可能多的数据，数据应该开放、统一，而OT希望连接安全，保护底层数据源不被过度访问。确保稳定生产是重中之重。尤其是在技术层面，IT与OT融合的最大难点是数据网络的传输接口和标准不统一。 IT首先必须能够访问OT侧的数据，而OT数据往往是与IT数据不同的专有系统的数据。包括各种工业协议的数据和不同软件接口标准的数据。

正是因为IT和OT之间存在这样的“天然鸿沟”，IT和OT的融合不可能一蹴而就。数字化智能化转型的过程就是IT与OT不断融合的过程。

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OPC UA打开IT和OT融合的窗口

IT和OT的融合需要OT数据在企业各个层面之间流动。因此，IT与OT之间的互联、互操作、语义互操作成为必然要求。由于对数据的实时性要求以及各自动化厂商的商业利益，目前工业现场存在多种通信协议，包括开放式、封闭式、标准式、专有式等。互操作并不容易，但语义互操作更困难。幸运的是，OPC UA 这种独立于制造商的通信技术为互连、互操作性和语义互操作性铺平了道路。随着OPC UA的发展，目前已经得到了大多数厂商和用户的支持。

“当企业需要依靠数据做出决策时，你希望确保每个人都能获得实时或近乎实时的准确数据来做出决策，而不是等待很长时间才能获得报告，然后尝试弄清楚发生了什么事。” Darek老师认为，数据最重要的是具有上下文意义，即必须具有语义意义，否则数据将毫无意义。 “我们联系的一些北美石油公司客户每天都有从海上平台发送的数TB的流量并聚合到数据湖中，但他们无法理解这些数据，也无法在实际工作中使用它。”

为了使数据语义化，OPC UA提供了基础信息模型，包括底层总线传输的语义，可以参考统一标准进行定义，也可以协调垂直行业的信息模型。 OPC UA的基础设施包括多个层面的信息模型，例如嵌入式信息模型、行业信息模型和供应商信息模型。这些信息模型标准地封装了不同层次的数据，用户甚至可以创建自己的信息模型。

在安全性方面，OPC UA的规范、配置文件和认证流程可以让用户非常安心。 OPC UA 使用协议本身而不是额外的安全性来保护OPC UA 客户端/服务器通信的安全。

凭借其平台独立性、强大的安全基础和信息模型，OPC UA已成为工业4.0最有前途和普遍支持的标准规范，这也为IT和OT的融合打开了一扇窗。

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统一OT 数据层(UODL)

填补IT 和OT 之间的“天然差距”

借助OPC UA，从机器到机器的水平传输、机器到云端的垂直传输，将数据转化为有语义的“信息”，为企业车间、运营、业务和云分析等各个层面提供统一。实时源数据。

但随之而来的是，越来越多的设备包含用于外部访问的OPC UA 服务器，例如PLC、边缘控制器，甚至可能包含OPC UA 服务器的传感器。对于一般的OPC UA连接，OPC客户端需要与每个OPC服务器建立单独的连接。这种连接方式会极大的占用网络带宽和前端处理器的运算能力。即使只有少量的服务器和客户端，系统架构也会变得非常复杂。当系统中有很多OPC UA设备时，这种访问极其复杂，并且会大大增加一个客户端同时连接多个服务器的次数。管理成本。虽然可以利用OPC UA网关等物理设备来整合数据，但这种方案并不适合多台OPC UA服务器分布在多个地点的情况，而且还会带来额外的设备安装和维护成本。

更重要的是，直接访问各级源数据或直接将OT数据上传到云端是极其不安全的。

“因此，我们建议增加一个统一的OT数据层UODL，让OT数据能够以OPC UA开放标准的形式汇聚在一个平台上，企业各个层级的人员都可以访问这个平台获取语义信息。 Darek先生表示，统一的OT数据层将所有收集到的数据聚合到一个公共地址空间中，根据导入到MDB中的数据模型，公共地址空间中的数据将被映射到每个数据模型实例模型中形成的数据，数据的消费者（可以是上面的应用程序，也可以是其他数据源）从公共地址空间获取信息，从而使数据对于需要它的应用程序来说更有意义。同时，这也意味着用户不必从上层直接连接底层数据源。

不仅如此，有了这个UODL，数据维护和升级将变得更加简单。用户可以轻松更换数据源，只需要更新数据模型，使地址空间的视图满足更新的应用程序的要求。

Darek老师指出，UODL的构建实际上在IT和OT之间引入了一种叫做DT（数据技术）的技术，让UODL具备五个基本功能：第一，它必须具有连接性，能够与底层数据对话来源；其次，必须具备将不同数据源整合聚合到统一公共地址空间的能力；第三，它必须支持分配和管理数据语义的能力，以便呈现有意义的数据，可以应用于各方；第四，必须能够在整个企业范围内共享信息，促进IT和OT之间的顺利合作；最后，它还可以轻松地与云平台集成。

UODL的五个基本功能

“UODL构建了安全、无缝、可持续的OT数据架构，极大地提高了整个企业OT数据的可见性并使其真正可用，全面解决了底层数据通信的诸多复杂问题，填补了‘天然空白’ IT 和OT 之间。”达雷克总结道。

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Matrikon Data Broker：开箱即用的UODL

统一OT数据层（UODL）的提出为IT与OT的融合提供了新的思路。然而，UODL 现在不仅仅是一个概念。经过两年多的研发，在OPC技术方面拥有丰富经验的Matrikon推出了开箱即用的UODL平台，Matrikon Data Broker，简称MDB。

“从MDB设计和开发开始，UODL的每个功能模块都已在MDB的每个软件功能中实现。” Darek先生表示，这样的功能设计可以让用户根据自己项目的需要来使用MDB。根据需求和发展，我们可以选择添加和保留功能模块，帮助企业用户解决各级遇到的OT数据问题，实现企业范围内的OT数据互通。

MDB：实现整个企业数据通信的平台

首先，由于Matrikon在OPC Classic和OPC UA领域拥有丰富的经验和产品，MDB拥有全面的底层数据连接能力。对于非OPC标准协议的第三方数据，MDB有相应的适配器（MDB Adapters）来将这些数据转换为OPC UA然后进入MDB。对于之前的OPC Classic数据，第三方OPC DA服务器可以通过Matrikon OPC UA Tunneller聚合到MDB。同时，MDB还具有多级数据聚合能力，可以将多个数据源聚合到一个接入点。

MDB数据采集与聚合

其次，增强数据意义和数据共享。 MDB用户无需编程即可完成数据建模。使用定制或标准化的UA 支持规范（例如VDMA、UMATI、MT Connect、MDIS 等）可以轻松完成数据建模。同时支持数据源到数据源映射、数据模型到数据模型映射、数据源到数据模型映射。丰富的数据源语义为数字孪生、人工智能和机器学习应用提供了更好的数据基础。

MDB数据建模

第三，MDB可以实现整个企业内部的跨网络通信。基于OPC UA规范中的反向连接功能，MDB开发了MDB FireBridge。该函数可以向服务器端发起连接请求，并与客户端建立连接。这相当于建立从信任区域到非信任区域的连接。这可以快速轻松地跨防火墙和DMZ 设置OPC UA 客户端-服务器通信，而无需打开防火墙入站端口。

MDB FireBridge跨防火墙通信

最后，MDB可以通过MQTT实现安全可靠的云连接。使用MDB MQTT扩展插件（MDB MQTT Publisher.）发布OPC UA数据，可以轻松快速地与第三方云提供商集成，例如Microsoft Azure、AWS、Google Cloud等。

MDB与云连接

据Darek先生介绍，MDB已在美国一家知名化工公司使用。在不到12周的时间里，该公司将全球九个分支机构的实时生产数据安全连接到云端。后处理和分析。

“IT和OT的融合实际上面临着各种挑战，但Matrikon Data Broker可以在技术上帮助您克服这些复杂的挑战，填补两者之间的‘差距’，从而最大化OT数据的价值。Matrikon我们的使命是创造未来更加人性化，让数字之旅更加愉快！”达雷克老师终于说道。

审稿人：彭静