任何工业4.0项目的第一步通常都会经历流程自动化和数字化阶段。自动化阶段众所周知，由控制系统和监控系统的实施组成。

当使用正确的技术完成此实施时，数字化的步骤就迫在眉睫。这有利于组织内任何工业4.0项目的实施。然而，这一步骤对于经济投资以及正确实施所涉及的所有阶段来说变得非常昂贵。

人们普遍认为，必须拥有强大的自动化和控制系统才能开展工业4.0项目。由于整个流程自动化在经济上不可行，他们认为这是开始数字化转型和实施阶段的障碍。

然而，有几种策略可以让制造商将流程数字化，而无需完全自动化，并且成本更低。这样可以找到优化和改进的见解，从而成为实现组织目标的先锋。

这一系列步骤被称为“互连策略”。有七种策略允许工程师以非侵入方式提取信息以进行存储和处理。

1.确定您想要回答的问题

第一步是最重要的，它对应于实施这种互连战略的目的和目标的定义。需要提出必要的问题来确定哪些信息与流程和组织的目标相关。其中一些问题包括：

关于该过程需要了解或理解什么？

是需要整个流程的可追溯性还是只需要流程的某些部分？

最相关的关键绩效指标(KPI)是什么？它们是如何计算的？

什么类型的可视化最适合查看信息？

多久需要一次信息摘要？

这些数据目前是否存在并且已数字化？

一旦这些答案可用，就可以识别允许获取感兴趣信息的元素，如果不可用，则有必要创建它。

2.确定信息来源

信息可以来自各种来源，从使用可编程逻辑控制器(PLC)的简单控制系统，到更复杂和互连的系统，例如监控和数据采集(SCADA)系统、服务器、外部应用程序、手动信号采集等。

识别来源、数据类型和频率也非常重要。而且在许多情况下，所需的信息并不存在，因此需要安装传感器和先前的流程来获取此类数据。这些系统被称为“信息系统”。

3.确定提取方案

每个系统都有自己的通信协议，因此稍后考虑“信息系统”和“集中式系统”之间的中间点非常重要。过去，出于不同的技术和商业原因，公司通常有自己的通信协议，因此这些协议与其他品牌或制造商的设备不兼容。

这导致需要仅使用同一品牌或制造商的设备。然而，多年来，各公司已达成使用通用协议的协议，这极大地有利于系统的互连。

为了实现系统之间的正确互连，目标必须是将所有串行协议统一为通用网络协议，以便它们的提取简单且同构。为此，在系统本身无法完成此操作的情况下，必须考虑使用附加设备，例如协议转换器。

还必须考虑用于传输信息的物理介质，例如光纤铜缆或射频的使用。目前，在工业系统架构中，OPCUA输出协议允许系统之间正确互连。

4.选择右边缘设备

边缘设备是负责对从“信息系统”获取的信息进行集中、转换和清洗的设备。为此，它必须能够按照先前确定的通信协议进行通信，并具有与网络物理互连所需的端口。

一般来说，它必须通过以太网端口连接到运营技术(OT)网络，并通过另一个端口连接到信息技术(IT)网络。根据变量的数量和通信协议，必须选择硬件和操作系统容量。

如果边缘设备具有必要的资源，则可以是“集中式系统”或“存储系统”。但建议“集中式或存储系统”是用于信息存储和处理的专用服务器。因此，边缘设备充当“集中式系统”的提取转换负载（ETL）。

5.创建互连拓扑

一旦识别出包含信息的元素，下一步就是开发允许所有系统与集中式系统通信的拓扑。允许提取信息以进行进一步处理。

重要的是要记住，如有必要，安装额外的设备来更改网络的串行通信协议，安装交换机来分配网络，以及光纤转换器来长距离互连系统，以及其他基础设施和网络设备，应予以考虑。

不要忘记详细检查设备的配置，以避免IP、MAC地址重复、不兼容问题和网络安全问题。这套工具和设备被称为分发系统。

6.集中信息

拓扑就绪后，就可以从“信息系统”中提取信息开始，并将数据集中在一个或多个“存储系统”中。例如，每个区域可以有自己的集中式系统或存储，同时在更高级别上有另一个系统或存储来集中每个区域的汇总信息。目的是让本地层面的信息重点关注工厂，全球层面的信息重点关注组织的管理。

一旦所有基础设施都到位以提取信息，下一步就是以有利于后续分析的方式组织它。

7.信息处理

一旦所有信息可用并集中，该过程最富有成果的阶段就开始了。这是可以定量回答第一步提出的问题的时刻，而且这些问题不仅得到一次回答，而且贯穿整个过程的其余部分。可以获得近乎实时的分析，从而能够根据数据做出重要决策。

一旦工程师获得了可用信息以及这些信息与组织的关系，就可以寻找改进和优化机会。很多时候，这些改进是通过创建实时反映流程状态的仪表板来识别的，其中需要纠正的异常情况会被直观地记录下来。

在其他情况下，可以使用数据科学和人工智能技术等技术工具来发现流程中隐藏的模式，并提出纠正或改进它们的解决方案。

提供不同类型的开源或免费访问工具

有几种开源或免费访问工具可以帮助工程师实现他们的目标。然而，开源并不意味着它们不安全，或者它们没有高性能来解决工业问题，但在许多情况下，它们达到了目的。同样，它们可用于有效地执行概念验证(PoC)。如果需要更严格的工具，可以购买付费版本或开发新工具，但目标已经经过测试和验证。这节省了许多工作时间和工程时间。

在这些工具中，值得一提的是著名的流程和事件编程程序，它经常被用作各种物联网和工业4.0项目的ETL。对于存储主题，用户可以利用专门研究时间序列的数据库，因此它们广泛用于此类过程。

有多种可视化程序可以利用有限的资源实施完整且卓越的项目，因此无需拥有强大的基础设施即可涉足工业4.0。

问题没有单一的解决方案，但有多种方法可以解决。然而，最佳解决方案取决于每个客户的需求和目标。