工业物联网设计普遍存在哪些问题？

无论好或坏，物联网（IoT）已经在我们的日常生活发生；它还在蹒跚学步的阶段，但是发展模式却正在快速设定，如果我们不反复思考物联网的设计方式，我们可能会遭遇很多麻烦，特别是在工业领域。

物联网市场无疑已经起飞，可穿戴设备、传感器、预测性维修（predictive maintenance）、生产线分析、连网汽车、资产追踪、智能电表、智慧家庭、智慧城市、智慧建筑…等等五花八门的应用随处可见；但是这些方案背后的设计往往不是都那么“智能”。

或许那些物联网设计是明智且创新的，但通常都太零碎（piecemeal）而且赶着推上市场；被创造出来的是系统中的系统，并没有着重系统级设计议题。

为了修正物联网的发展轨迹──至少针对工业以及其他关键系统，对象管理小组（Object Management Group，OMG）正积极行动；OMG是一个成立于1989年的技术标准组织，三十多年来协助将各种不同的连网系统结合在一起，最初订定的CORBA （common object request broker）标准，让连网软件对象能互通。

此外OMG还订定了DDS （data distribution service）以及UML （unified modeling language）标准，现在则是将注意力集中于工业物联网（IIoT），承担了工业因特网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC）的管理责任，协助为工业应用定义共享的物联网架构与互通标准。

工业物联网标准的定义借鉴于OMG的关键任务国防系统标准UPDM，透过后者针对更一般的系统之延伸，也就是UAF （Unified Architecture Framework）；UPDM小组共同主席Matthew Hause与Graham Bleakly，最近与笔者谈到了目前物联网设计方法的问题，以及他们对于如何改善的相关建议。

“我们正尝试让人们远离会被黑客入侵的物联网，”Bleakley表示：“这是正在发生的情况，因为物联网被推动的方式，是基于你可以让任何东西与其他任何东西连结在一起、而且这样很好的概念；但是问题在于，对安全关键、医疗、工业等其他系统来说，如果你抱着这种想法将会遇到很多麻烦。”

Hause与Bleakly表示，他们提出的想法是以整个系统的角度来考虑物联网设计，采用以模型为基础的系统工程来定义系统以及设计需求，并描述如何将那些字节合在一起。

“该方法利用数学记号（notation）来描述系统，这种模型能为系统设计产生更精确的规格与标准；”Bleakly表示：“这能避免只有文本（text）时会产生的歧异。”一旦系统模型被定义出来，开发者就能利用模拟工具进行测试并精炼模型以及需求。

Hause则指出，这种方法的优势之一，是能提供将“做什么（What）”与“如何做（How）”分开的抽象层次（levels of abstraction），采用分层方法例如定义物联网设计、预期收入、性能指针等企业目标，并确保目标达成；模型层（model layer）与实作细节是分开的，让需求测试能独立于解决方案之外。

其他的层面可能包括如何处理系统产生的数据，以及系统如何与用户进行互动，还有产品支持；Hause解释：“你可以从定义你需要做什么开始，然后决定哪些东西要往什么方向发展。”

这种方法的另一个好处是能处理完整规模的工业物联网；Bleakley指出，这也就是：“让物联网以企业等级的规模运作，而不是只处理小型任务；这种系统会变得太复杂，再也不是单一设计师能构想出来的。”

不过Bleakley强调，并非所有物联网内的事物都能支持这种正式且周密的设计程序：“这是针对那些绝对得运作的系统，”例如汽车、发电／配电系统，以及医疗系统。对工业物联网来说，采用以模型为基础的系统化方案来进行设计，是非常有意义的。