众所周知，数字化转型正在对主要处理信息和数据（金融服务、电信、零售等领域）的企业产生影响，它也推动了制造业的巨大变化。这种向计算机化和转型制造系统的演变被称为“工业 4.0”。
但是，什么是工业 4.0？是什么技术使之成为可能？随着运维技术（OT）环境的转型，它带来了哪些好处和挑战？
什么是工业 4.0？
工业 4.0 也称为第四次工业革命，因新的前沿技术的出现和采用而实现，这些技术模糊了信息技术（IT）和运维技术（OT）之间的界限，为工厂车间带来了数字化转型。
这些前沿技术包括大数据、大分析、机器人、边缘计算、3D 打印、人工智能和机器学习（AI/ML）、 混合云计算等大量进展。
什么是运维技术？
运维技术包含控制物理工业生产流程的硬件和软件。工业控制系统、可编程逻辑控制器、监督控制和数据采集系统就是 OT 的示例。
传统上，这项技术往往非常专业化和孤立，通常利用封闭的专有协议。在这种情况下，OT 往往会形成数据和通信数据筒仓，导致效率低下，即使可能但也很难有效共享和利用可用数据。借助工业 4.0，这些限制正在被消除。
工业 4.0 背景
首先，让我们回过头来谈谈前三次工业革命，以便我们了解我们所处的历史背景。
工业革命
第一次工业革命也简称为工业革命，是一个全面变革的时期，传统的生产方式（所有产品普遍采用手工制作）被新的机械化制造工艺取代。
使这一切成为可能的技术包括新能源（如蒸汽和水），增加钢铁的使用，以及包括内燃机和动力织布机在内的各种新发明。
在英国、欧洲和美国，工业革命始于 18 世纪，但世界其他地区较为落后，直到后来（有时更晚）才有工业革命。
第二次工业革命
第二次工业革命也称为技术革命，发生在 19 世纪末至 20 世纪上半叶。
这一时期是工业爆炸性增长的时期，这得益于进一步的发明和科学发现，包括显著提高钢铁生产效率、电力用于动力和照明、机床、石油生产和精炼、电报和电话、汽车、铁路建造等。
第三次工业革命
第三次工业革命也称为数字革命，始于 20 世纪下半叶，一直持续至今。
正如您所想象的那样，数字革命的标志是数字计算机的迅速广泛采用。大量的技术进步使之成为可能，但很大程度上要归功于计算机的大规模生产和采用、互联网的发展、万维网的发明，以及智能手机的创造和普及。
第四次工业革命
我们现在正处于第四次工业革命（工业 4.0），它直接建立在数字革命的基础上，并且正在对当今的制造运维方式产生重大影响。
当然，随着快速变化和技术进步，已有工业 5.0 和其他类似的代次演变的说法。例如，在日本，有“社会 5.0”的说法，它建立在四个较早的社会阶段基础上：狩猎、农耕、工业和信息。但现在，我们只了解一下工业 4.0，以及它如何实现 OT 转型。
工业 4.0 技术与 OT 转型
计算机和互联网的发展和爆炸性增长使数字革命成为可能，工业 4.0 则建立在这一数字化基础上并进行了扩展，以创造实现 OT 转型的条件。
虽然在第三次工业革命期间，计算机在工厂中出现并激增，但它们通常孤立运行，像孤岛一样，无法看到、访问或共享数据。在第四次工业革命中，这些孤岛正在被打破，数据的可见性和可访问性也越来越高。从而实现更深入的分析、更高的效率以及之前不可能实现的全局优化水平。
OT 转型通过一系列不同的技术实现，包括：
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边缘计算
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机器人技术
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数字映射
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信息物理系统
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物联网（IoT）
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混合云计算
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大数据、大分析和数据可视化
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移动设备
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增强现实和可穿戴设备
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网络安全性改进
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第四代和第五代无线网络（4G 和 5G）
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高接触的客户互动和详细的客户分析
当然，这并不是一份全面的列表，但它会让您大致了解实现了几乎在任何地方生成、捕获、处理和利用数据的技术。这些技术与运维技术的进步相结合，正在使现代工业运维发生根本性的转变，从而实现 OT 转型。
IT/OT 融合
IT/OT 融合是指当企业将其信息技术和运维技术系统连接起来，并且开始通过使用软件定义的方法和现成的 IT 硬件来取代专业的定制 OT 系统时发生的情况。
这种融合使企业能够更好地利用所拥有的数据——由控制制造车间系统的 OT 生成的数据可以传递给 IT 进行处理和分析，然后用于改变或优化制造流程。
IT/OT 融合还可解决前载问题，能够在设计和开发过程中及早发现并解决潜在问题，节省时间和资金。
当然，这种融合还影响到 IT，具体取决于 OT 领域对安全性、可靠性和低延迟等要求。
OT 转型的优势
OT 转型通过这些新技术和 IT/OT 融合实现，可为制造业带来诸多关键优势，包括：
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提高整体设备效率（OEE），提高生产质量、性能和制造运维可用性。
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通过 AI/ML 驱动的预测性维护，减少因设备故障导致的生产停机时间。
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利用决策所需的准确和及时的信息，提高工作人员的效率和效能。
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自主性不断提高的“智能工厂”能够以尽可能少的人工干预来管理和优化生产。
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实现“大规模个性化”（批量生产定制或个性化商品）这正是消费者越来越期望和需求的。
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使用 AI/ML 预测潜在问题并在问题出现时制定修复方案，从而优化库存、设备和流程。
以上不是 OT 转型和工业 4.0 优势的详尽列表，但它们展示了信息技术和运维技术融合后可以实现的一些改进和效率。
OT 转型挑战
当然，存在限制 OT 转型的部署和采用的诸多挑战，包括安全性、人才缺口等。
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网络安全漏洞始终是一个令人担忧的问题，随着 IT/OT 融合造成的扩大攻击面，更是如此。
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综合技能和人才差距已被确定为数字化转型工作的主要风险，在工业 4.0 中更是如此，因为 OT 专家退休并带走了他们的独特技能和经验。
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集成现有资产。行业中有各种各样的协议、接口和或多或少的开放标准，特别是在 OT 设备的长生命周期方面，通常超过 10 年。
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生成的数据量可能会迅速增长，导致对增强存储和处理能力的需求日益增长，并且需要具备独特技能和培训的数据专家。
重审一次，这些不是企业面临的仅有 OT 转型和工业 4.0 挑战，它们可能难以管理，但它们并非不可克服。
结论
虽然工业 4.0 的工业数字化转型面临着诸多挑战，但它可以提供的优势和效率非常显著。信息技术和运维技术的融合（IT/OT 融合）可以提高各行各业的效率、弹性和响应度，从而使客户、员工和整个企业受益。
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Deb Richardson joined Red Hat in 2021 and is a Senior Content Strategist, primarily working on the Red Hat Blog.
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