IT/OT 融合需要实时性能
作为第四次工业革命（也称为工业 4.0）的一部分，组织希望通过采用现代 IT 方法（包括数据驱动型机器学习）的智能、自主系统来增强运营技术 (OT) 现有的计算能力和自动化水平。将制造功能与 IT 基础设施集成以实现互联工厂也是一种持续的趋势。为实现这一目标，它们正在追求 IT/OT 融合，届时，OT 系统和应用程序将在 IT 硬件上运行，并且往往会将多台 OT 设备整合到单一节点上。这样做，组织可以在工厂车间实现新的效率，同时拆除阻碍互联操作的传统专有数据孤岛。
由于工业自动化和 OT 是与传统 IT 分开发展的，因此在将 OT 和 IT 整合到一个硬件平台上时，必须在 IT 和 OT 活动之间实现时间隔离，以确保同时运行 OT 和 IT 流程的系统满足所有时间和性能要求。
传统意义上，OT 系统采用不同的硬件和软件平台，其更依赖各种控制器和传感器，这些控制器和传感器通过专有网络将实时数据馈送到供应商专有系统中。因此，信息孤岛的出现使不同系统难以互操作，并且通常会阻止转向更灵活的制造环境，这对实现新的自动化和生产目标至关重要。
不同的系统使得将 IT 管理和分析纳入 OT 任务变得更加困难。此外，根据定义，单功能 OT 系统缺乏灵活的软件定义基础设施，无法轻松更改应用程序以满足多种需求。
通过融合 IT 与 OT，您可以像 IT 系统一样管理 OT 资源，从而消除影响管理、升级和监控的 OT 信息孤岛。将 IT 和 OT 整合在一起，可以轻松收集设备数据、将其存储在云端并从其他网络设备访问，以进行预测性维护、质量检查和资源利用率监控。
但是，鉴于 OT 系统和设备的时间要求异常严格，IT 硬件和应用程序必须能够支持实时计算以及在融合 IT/OT 系统中需要硬实时性能的用例。
英特尔® TCC 工具：实时优化器
IT/OT 融合给开发团队带来了新的压力，他们经常努力确保 OT 和 IT 任务都能良好执行，而不会对彼此的性能产生负面影响。找到整个硬件、固件和软件层中的热点可能会面临严峻挑战。
英特尔® Time Coordinated Computing Tools（英特尔® TCC Tools）旨在通过提供多个优化点（从开箱即用的优化到 BIOS 选项和日渐复杂的调优工具）来简化实时系统和应用程序的创建和调试过程。
英特尔® TCC 工具通过提供简单的界面来优化系统内组件之间的任务处理时序，从而有助于实现 IT/OT 融合。这种调优有助于最大限度地缩短每个 OT 节点中的延迟，确保应用程序满足 IT 管理所需的实时性能。
英特尔® TCC 工具通过帮助确定堆栈中可能存在性能泄漏的位置，为开发人员提供价值。通过优化硬件、固件、中间件以及应用层，英特尔® TCC 工具可以节省手动调整堆栈各个级别所需的工作量。
英特尔® TCC 工具提供一组实时调优功能，以确保系统满足实时需求。这些功能包括：
- 电源管理调优，允许处理器和 I/O 组件以可能的最高速度执行高优先级任务。可以使用英特尔® TCC 工具进一步完善电源管理调整，以在性能和功耗之间达到所需的平衡。
- 英特尔® TCC 模式：一组 BIOS 选项，可禁用那些对延迟和抖动产生负面影响的功能，并启用可增强时间隔离的功能。
- 缓存分配技术 (CAT) ：优化共享缓存资源分区的功能。
对于每一个支持的设备，在支持实时的平台上，英特尔® BSP 通过包含 Linux 抢占实时内核和优化的驱动程序来提高实时性能，从而使开发人员能够从硬件优化系统升级。如果开箱即用的功能就足以满足应用程序的时间限制，则无需进一步调整固件、中间件、应用程序或数据流。对于许多应用程序来说，硬件的英特尔® TCC 模式的开箱即用默认值和预设可以实现实时目标，而无需高度专业的专业知识或试错调试。
进一步调优可能包括：
- 启用英特尔® TCC BIOS 模式
- 使用英特尔® TCC Tools 数据流优化器对特定工作负载的实时调优进行自定义
- 使用英特尔® TCC Tools 的软件 SRAM 和高速缓存配置功能来优化高速缓存管理
- 使用英特尔® TCC 工具的自定义调整实时调优指南
与英特尔一起实现时间敏感型网络连接： 网络至关重要
英特尔® 物联网网络解决方案支持许多符合时效性网络 (TSN) 标准的关键规格，可实现 IT/OT 融合所需的实时通信。 TSN 包含一组已添加到既有标准网络生态系统（以太网、Wi-Fi 和 5G）中的新功能，可为分布式时效性（实时）应用程序启用时效性数据（例如，音频/视频、控制等）通信。英特尔® 产品支持几项关键 TSN 规格，可启用开放式、可互操作的实时通信来实现工业自动化功能。 TSN 适用于许多市场，包括工业部门。不同行业对 TSN 规范有不同的要求。当前，工业部门的 IEEE 60802 配置文件在多个领域处于领先，但预计其他市场最终也会跟进。
支持的实时协议包括：
- IEEE 802.1AS 通用精确时间协议
- IEEE 802.1Qbv 时间感知整形器
- IEEE 802.1Qav 基于信用的整形器
- IEEE 802.1Qbu 帧抢占
- IEEE 802.3br Interspersed Express Traffic (IET)
- IEEE 802.1Qat 流预留协议
- IEEE 802.1Qcc 流预留协议
TSN 为工业供应商之间的互操作性奠定了基础，就像以太网在企业 IT 基础设施中所起的作用一样。通过使用标准以太网组件，TSN 还可集成现有棕地应用程序。 英特尔® 物联网端点解决方案支持所有相关的 TSN 规格。虽然某些规格需要在硬件和驱动程序中提供实际支持，但其他规格属于应用程序级别。 英特尔的 TSN 技术为智能、互联以及最终的自主工厂提供了实时网络基础。由于 TSN 基于标准以太网，因此它还为单一通信基础设施的演进提供了平台，以实现 IT 和 OT 的融合。
英特尔® 架构：性能优势
英特尔支持提供较高计算和实时性能的新型解决方案，因此可以在单一芯片上整合实时和非实时工作负载。 随着新工作负载不断增加或 OT 数据量日益增多，就可以使用更加强大的计算元件，而无需重新构建每个应用程序。当不同的应用和位置需要不同的系统时，IT 和 OT 环境可以保持不变。
英特尔对软件的投资实现了时间可移植性，便于从英特尔凌动® 轻松迁移到英特尔® 酷睿™ 再到英特尔® 至强® 处理器，并允许在不同系统中使用相同的软件和工具。 融合 IT 与 OT 还有助于组织将以前在多个独立设备上运行的工作负载迁移到单个行业标准系统上，使用更少的资源来完成更多工作。即使多个实时应用程序在同一系统上同时运行，在单个英特尔® 支持的系统上，多个实时工作负载彼此之间以及与其他非实时工作负载在时间上隔离，也可以满足严格的实时性能需求。在单一平台上集成多种功能可降低成本并提高设计效率。
IT/OT 融合允许开发人员打破面临新兴标准挑战的数据孤岛和专有生态系统。英特尔® 架构堆栈通过支持工业 4.0 标准（包括 OPC UA）来支持开放式平台。
将 OT 工作负载转移到英特尔® 架构可以在以下几个方面实现节省：
- 时间可移植性：TCC 和 TSN 是平台无关的实时功能，可以在不同平台之间扩展，因此系统可以在对代码影响最小的情况下增长，有助于实现面向未来的设计。
- 提高灵活性：开发团队可以通过现场更新完成设计、部署和升级，以避免叉式升级并降低实地访问需求。
- 应用程序敏捷性：通过软件定义基础设施更轻松地在应用程序之间进行切换。在白天将货物从仓库转移到货运部门的机器人，可以在夜晚盘点库存。 了解这在现实世界中的工作机制。
使用 IT 方法和平台来管理 OT 可以为开发人员和制造商提供可量化的益处，包括：
- 降低运营成本：通过优化其资源利用率，工厂可以降低一系列运行的安装、能源、冷却和管理成本。
- 降低资本成本：减少基础设施意味着需要采购和维护的系统更少。融合 OT 和 IT 的工厂或许可以降低其资本支出，并在添加新功能时避免未来的采购。
- 节省空间：将许多功能单一的设备整合到集成式系统中，可以腾出宝贵的空间并优化房产利用率。
- 提高效率：可以将多项功能合并到一个控制台中，提供更快捷、经过改进的用户体验，同时，远程访问功能可通过随时随地访问运营信息来简化维护任务。
- 缩短停机时间：通过从设备中收集实时数据，工厂运营方可以预测维护问题并减少计划外停机。
- 提高可扩展性：可以快速扩展计算、内存和存储资源，并尽可能地缩短停机时间。
- 改进安全状况：可以保护并监控融合 IT/OT 网络，并将跨系统收集的数据用于识别和缓解潜在威胁。
组织可以使用工作负载融合估算器来评估 IT/OT 融合的商业价值。
IT 与 OT 融合
当 IT 和 OT 协同运作时，工业 4.0 将会更快成为现实。阅读剩余的系列文章，了解与英特尔支持的实时技术有关的更多信息：