基于IT和OT融合的数字化系统分析

互联网技术与消费及服务相结合，推动了“互联网技术+”的广泛应用，引领了中国消费互联网产业链的快速发展。与此同时，物联网技术、大数据技术、人工智能和信息技术，以及边缘计算和大数据处理，正逐渐渗透到工业应用中，与工业技术结合，共同推动了以“互联网技术+”为特点的工业生产模式发展。这一模式对于促进中国工业企业战略转型，从制造业大国迈向制造业强国具有重要作用。

运营技术（OT）实质上是电子器件、信息内容、软件等技术的融合应用。OT指的是用于检测或控制公司各类终端设备、过程及事件的硬件软件技术，包括数据收集与智能控制技术等。因此，OT不仅涉及硬件设施，如智能机器人、电机、阀门和机床，还包括各类控制它们的软件开发技术。

研究背景分析了OT与IT融合的需求。世界工业大国正致力于战略转型，德国的“工业4.0”等战略出台标志着工业数字化时代的到来。战略转型的关键在于解决IT与工业技术的融合问题，OT成为了应用中的瓶颈。

OT与IT融合旨在降低行业成本、优化工业生产流程、减少工业过程风险、更有效地进行开发与集成、推动通信与控制工业过程装备的标准化。两者融合后，原有的IT硬件软件和设备可以容易地获取OT及设备运行流程的数据信息，而OT及设备运行流程数据可以通过IT基础设施进行发布，并分享到公司范围乃至更广范围内。借助新式IT技术（如AI、工业物联网和区块链），对机械设备和工业过程数据进行快速、精确的研究与应用，从而优化公司资源的共享方式，同时也为工业制造业及其流程管理提供综合决策支持。

发展工业互联网是IT与OT融合的关键措施。工业互联网的兴起使得传统产业设备及流程管理向物联网技术转变。如通过工业物联网部署作业车间调度器以提升视频监控，跟踪设备执行过程中的任务和闭环反馈路径，并自动识别作业结束时间；开发双微处理器构造以确保程序控制器和其他设备的弹性控制；建立以单一化虚拟化平台为基础的、技术高度结合的数据中心网络；具备支撑物联网基础设施的优秀分析框架。

跨平台分析框架的创建满足了传统制造业企业对IIoT的需求，提供了兼容模式，简化了企业选方案的过程。通过矿业公司的应用实例，研发出混合分析框架（IIIoT），结合IIoT与多种先进分析技术，形成以IIoT为分析框架的信息来源，有利于评估不同构造的项目与设计，并据此进行公司部署方案的筛选。

开放式服务平台的兴起，尤其是通用电气公司推出的Predix平台和西门子公司推出的MindSphere平台，展示了云技术在企业级应用程序流程与数据信息转移中的作用。Predix平台适用于工业制造、能源、医疗等多个领域，提供设备健康与故障预测、生产率提升、能耗管理、排程表优化等服务，通过数据驱动与原理结合的方式，解决了传统产业公司面临的质量、效率与能耗的平衡问题，促进制造业企业向数字化快速转型。

云空间S CADA系统的部署是实现IT与OT融合的另一种策略。遵循《ISA-95，企业系统与控制系统集成国际标准》，将工控自动化模型分为业务流程与方案、生产运作管理、监管和控制、工厂控制与物理过程五个层次。S CADA系统（监管控制层）是IT和OT之间的分界面，实现云部署可以构建一个允许远程监控和监管的工业系统，显著提升OT与IT之间的连接效率与协调能力。

在虚拟化技术和云数据中心附加数据连接、安全防范措施导致的计算负荷增加等问题下，通过设计基准测试系统、构建模型规范架构、形式化定义系统行为、基于微服务体系架构研发云部署S CADAs系统，显著改善了云部署S CADAs系统性能，并通过S CADA系统运行验证。

构建IT和OT技术集成完整计算栈是促进制造业发展的关键途径。通过加强自主可控的整套计算栈研究与开发，推动OT端更大范围内资源共享和应用，提升制造业行业的利润率和竞争力，构建满足中国国情的智能产品生态系统。同时，减少与国外先进水平之间的差距。

工业物联网作为OT与IT融合的重要媒介和平台，持续推动相关应用研发与领域深化应用。工业物联网中交织着IT、OT和CT三条线索，其功能架构和云计算架构类似，仅加入边缘层。边缘层的本质是作业现场，属于OT的一部分。OT处于最底层，负责数据收集与动作执行；CT将所有连接点连接起来并协助数据传输；IT位于高层，对信息进行计算与分析。

强化OT与IT融合的安全性是必要的。工业系统的开放性使得网络安全问题变得尤为重要。OT与IT融合过程中面临的安全挑战主要包括OT系统本身的不足和OT与IT结合带来的安全隐患。PLC和远程终端单元（RTU）的安全性问题尤为突出。PLC在自主保障与信息安全方面存在重大问题，其设计有不足，如扫描式工作模式、程序终止再生过程、内存容量限制等。RTU作为S CADA系统的基本单位，存在软件系统、网络安全、病毒威胁、通信协议安全机制不健全等问题。