廉价的传感器、快速的网络、工业全球化以及包括人工智能和机器学习在内的软件进步创造了一个工厂、供应链、工人、消费者和投资者可以随时随地连接的环境。

由工业物联网(IIoT)推动的工业4.0正在通过拥抱连接来改变商业。IIoT使用互联网技术连接所有业务运营，将机器、工人和企业系统联系起来，目标是加速运营、提高质量和提升财务绩效。新技术和组件，包括提供实时信息访问的廉价处理器和传感器，以及网络连接和人工智能的进步，正在增加能力和降低成本。

在当今的业务架构和工业4.0的未来之间，存在三个与增加连接性相关的挑战。这些挑战包括击败网络攻击和安全漏洞、整合全球供应链以及充分实现高性能网络的功能。

网络安全

恶意行为者已经在寻找侵入工业4.0操作的方法，对制造业和基础设施的一系列早期攻击表明了互联网络面临的风险范围。为最小网络系统设计的安全实践依赖于隔离和本地访问控制。当工业系统通过诸如SCADA(监控和数据采集)之类的工业连接协议连接时，这些实践是根本不充分的，SCADA收集和分析实时数据以监视和控制设备的活动。如果没有持续的监控和不断发展的网络安全实践来领先于潜在的攻击，工业4.0解决方案可能会使网络受到潜在的干扰。

将安全性构建到工业4.0解决方案中对于解决因连接性增加而产生的漏洞至关重要。由于供应商和合作伙伴在工业4.0解决方案中紧密集成，物联网相关供应商(硬件和软件供应商、服务提供商、顾问和其他人)必须集成到安全计划中。大多数工业4.0转型包括与美国或国际网络安全标准(如NIST SP 800-53或ISO 27001)保持一致的行动。

供应链综合

基本工业控制系统已经从机械调速器(工业1.0)发展到传感器驱动的遥测和反馈回路(工业3.0)。实现工业4.0的全部好处需要一个额外的步骤——从遥测到供应链性能数据的完全集成，包括遥测与企业资源规划(ERP)和其他企业管理系统。

这个“SCADA之后的步骤”需要计划，因为可用遥测数据的数量允许整合工厂性能或环境条件的几乎任何方面。与供应商系统的直接连接可以创建一个完全集成的供应链，以改善库存规划，识别瓶颈，并降低运营成本。正确实施后，整合供应链并将遥测数据推入企业系统可提供重要优势，包括:

了解端到端业务流程及其在成本结构中的份额。集成的供应商数据和遥测技术有助于管理人员了解绩效改进的依赖性和潜在领域。

增强的分析和预测。将遥测技术与ERP数据相结合，支持对整个价值链进行联合分析，以确定相互关系并预测流程在未来潜在条件下的表现。

系统成本优化。集成有助于更好地理解成本驱动因素，支持在实现绩效改进的同时降低成本的计划。

关联采购当供应商网络与企业系统交换数据时，这是可能的，允许预测分析来指导或自动决定采购的规模和时间。

关联库存管理依靠自主机器人和物料搬运系统，根据来自ERP的需求信号将正确的物品运送到装运码头或工厂位置。

高性能网络

早期的SCADA和工业控制系统可以在初级网络上高效运行，因为它们依赖于小数据元素的间歇传输，如温度变化、开/关状态和其他低内容数据包。工业4.0集成了先进的传感器和处理器，以跨IIoT网络移动更复杂的数据，如工人生物识别、环境条件和监控摄像机视频。如果网络配备了宽带高速连接，增强现实(AR)、人工智能和机器学习将带来更多机会。

标准的以太网连接速度仅为每秒10兆比特。工业以太网和5G蜂窝网络的速度分别高达每秒10和20千兆位，有助于工业4.0应用，如预测性维护、机器人、从生产到库存管理的实时供应链可见性，以及人工智能和ar辅助解决方案。

物联网基础设施是工业4.0中互联全球企业的支柱。低性能的传统网络、传感器甚至物理连接都必须进行转型，以实现工业4.0的优势。事实上，工业4.0网络的底层架构从根本上不同于早期的方法。

工业4.0基础设施的要素

设计工业4.0网络的边缘/云方法涉及四个关键要素:

这边缘元素包括捕捉信息的物理传感器和设备。这电路元件将此数据从边缘传输到第三个元素——a云基础设施在那里可以存储和分析数据。第四个元素用户界面，使基础设施的用户能够应用数据来优化企业，并实现第四次工业革命和新兴物联网的真正好处。