工业4.0和工业物联网（IIoT）所面临的巨大挑战是信息安全问题，不同行业的设备、机器和服务之间需要进行标准化的数据和信息交互。早在年4月，工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）在通信层实施方面仅推荐使用符合IEC标准的OPC统一架构（OPCUA）。年11月，工业4.0组织就发布了“基本实现”、“准备实现”或“完全实现”不同级别的产品分类和推广列表。为适应“工业4.0通信”标准，即使是最低类别产品也必须能够通过TCP/UDP或IP在网络上寻址，并至少要集成OPCUA信息模型。因此，任何被宣传为“适用于工业4.0”的产品都必须具有OPCUA功能（集成或通过网关）。同时，产品列表也强调了OPCUA的信息建模属性。首先，每个设备和机器制造商已经提供了具有数据接口（通过各种协议）的隐式信息模型。人们已经学会适应了计算机的“思考”方式——记录位、字节和十六进制的含义。新世界充斥着各种设备，如果这些设备支持面向服务的架构（SoA），就可以帮助人们更快速轻松地理解“物”本身，因为它们能够提供“服务”并描述其底层含义。SoA在IT界早已不是新鲜事了，然而现在，SoA已一直延伸到“物”本身。这就是OPCUA的用武之地，它为工业互操作性提供了框架。机器和设备制造商描述其系统的面向对象的信息，并定义访问权限以及集成信息安全功能。年4月，德国BSI（联邦信息技术研究所或联邦信息安全局）对OPCUA的数据安全进行了全面的分析之后公布了极为肯定的意见。这是因为机器制造商保持对数据的完全控制，即他们可以以有针对性和可控的方式分发数据，从而让他们能够参与到大数据应用和数据分析中。为了交换数据，OPCUA结合两种机制来实现各种场景：客户端-服务器模式，OPCUA客户端访问OPCUA服务器的专用服务。这种对等方式提供了信息安全和确定的信息交换，但对连接数量有限制。发布者-订阅者模式，其中OPCUA服务器通过配置信息子集可供任意数量的订阅者使用。这种广播机制提供了一个无需信息确认的“即发即弃”的信息交换方式。OPCUA提供了这两种通讯机制，但更重要的一点是：它独立于实际通讯协议。TCP和HTTPS可用于客户端-服务器模式，而UDP、AMQP和MQTT可用于发布-订阅模式。因此，“是OPCUA或AMQP还是MQTT”的问题从OPC基金会的观点来看无关紧要。由于最小的微控制器可能没有足够的资源实现完整的OPCUA，因此设备可以通过MQTT或AMQP以“OPCUA兼容”的方式提供数据，从而使其更轻松地集成到另一端。毕竟，统一信息模型和数据的含义是实现工业4.0的关键。OPCUA的主要特点：访问统一性OPCUA有效地将现有的OPC规范（DA、AE、HDA、命令、复杂数据和对象类型）集成进来，成为现在的新的OPCUA规范。OPCUA提供了一致、完整的地址空间和服务模型，解决了过去同一系统的信息不能以统一方式被访问的问题。通信性能OPCUA规范可以通过任何单一端口（经管理员开放后）进行通信。这让穿越防火墙不再是OPC通信的路障，并且为提高传输性能，OPCUA消息的编码格式可以是XML文本格式或二进制格式，也可使用多种传输协议进行传输，比如：TCP和通过HTTP的网络服务。可靠性、冗余性OPCUA的开发含有高度可靠性和冗余性的设计。可调试的逾时设置，错误发现和自动纠正等新特征，都使得符合OPCUA规范的软件产品可以很自如地处理通信错误和失败。OPCUA的标准冗余模型也使得来自不同厂商的软件应用可以同时被采纳并彼此兼容。标准安全模型OPCUA访问规范明确提出了标准安全模型，每个OPCUA应用都必须执行OPCUA安全协议，这在提高互通性的同时降低了维护和额外配置费用。用于OPCUA应用程序之间传递消息的底层通信技术提供了加密功能和标记技术，保证了消息的完整性，也防止信息的泄漏。平台无关OPCUA软件的开发不再依靠和局限于任何特定的操作平台。过去只局限于Windows平台的OPC技术拓展到了Linux、Unix、Mac等各种其它平台。基于Internet的WebService服务架构(SOA)和非常灵活的数据交换系统，OPCUA的发展不仅立足于现在，更加面向未来。趋势一：信息模型OPCUA通过多种可扩展协议实现数据安全的传输，但由谁来定义数据含义呢？诸如AIM自动识别技术协会（RFID阅读器，扫描仪等）、VDMA的注塑机、机器人或机器视觉技术组、以及其他35个VDMA涉足的行业已经在OPCUA服务器中定义相关的信息，即所谓的OPCUA配套规范。对于设备供应商来说，符合这种行业标准并不意味着数据即可交换，因为每个制造商都可以在标准的最上层添加自己的特殊服务。智能设备必须能够同时支持多种信息模型，如注塑机的专用功能，以及能源数据模型或MES接口模型。为了降低工程成本，这些适用特定行业或跨行业的信息模型会在未来有飞速发展。OPCUA可能不会直接给工业设备供应商带来销售额的增长，但不支持OPCUA标准，销售额肯定会大幅下降。趋势二：SoA目前开发的大多数行业特定的信息模型不再基于位/字节属性的交换，而是基于具有复杂参数的SoA服务。与OPCUA服务器通信时，OPCUA客户端不支持函数或者复杂参数的调用将日益受到限制。RFID阅读器将不再是通过位来激活读写命令，而是使用可以由人类读懂的方式来调用函数：ReadTag、WriteTag和KillTag等。OPCUA是SoA实施模型的理想选择，这也是为什么德国电气电子信息技术委员会（DKE）将OPCUA列为唯一的SoA解决方案。趋势三：服务到服务OPCUA提供从传感器到企业IT层的一致的可扩展性，给自动化金字塔带来很大的冲击。尽管这个金字塔将继续存在于工厂的组织架构中，但OPCUA完全绕过了通讯金字塔。设备可以直接或并行地将数据传输给PLC、MES、ERP系统或云端。供应商在这里看到了新的商机。例如，制造商可以将条形码或RFID预装在设备上，客户只需要扫描条形码或读取RFID信息即可付费。趋势四：基于芯片的OPCUAOPCUA将继续被集成到更小的设备和传感器中。目前行业中使用的最小的OPCUA软件解决方案只具备有限（但可读）的功能，仅需35KB的RAM和KB的闪存资源。现在，集成有OPCUA功能的第一批芯片已经进入市场，OPCUA可以进一步打入传感器市场。因此，OPCUA应用已经从自动化的核心领域延伸到其它领域，如厨房电器等。

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