将 MQTT 用于 IIoT 来跟踪和分析计划外制造停机：5 个巨大的积极因素

MQTT促进 IIoT 的高效数据移动，确保从各种来源获取最新制造机器数据。可以结合这些数据来有效跟踪和分析制造或工业 IIoT (IIoT) 设置中的计划外停机。

因此，在本文中，我们将探讨 MQTT 和 Sparkplug 如何帮助制造商聚合数据并将其用于实现机器停机分析。

使用 MQTT 和 Sparkplug 进行工厂数据采集和聚合

MQTT （见图 1）是一种标准的二进制发布-订阅消息传递协议，专为快速可靠的工厂机器、系统和应用程序数据传输而设计，可跟踪计划外停机，尤其是在非常有限的条件下。

限制可能包括不可靠的网络连接、有限的带宽或有限的电池电量。 MQTT 构建在 TCP/IP 之上，TCP/IP 是互联网上互连网络设备的首选通信协议。

由于这些原因，MQTT 非常适合 IIoT，并支持事件驱动的架构。

MQTT 技术旨在将数据推送到企业内数千台远程工厂机器、系统和应用程序。 MQTT Sparkplug是一个位于 MQTT 之上的框架，可为制造数据添加更多上下文。

它是一个开源软件规范，为 MQTT 客户端提供一个框架来集成各种工厂数据并通过定义数据模型提供上下文。

它为制造设备制造商和软件提供商提供了一种一致的方式来共享工厂背景数据，丰富了对计划外停机的分析。

图 2 提供了基于 MQTT Sparkplug 的数据架构，该架构显示了数据代理如何连接多个机器/流程和应用程序，以实现 OT 和 IT 系统之间的无缝双向工厂数据移动。

MQTT 在企业 IIoT 战略方面越来越受欢迎。在 IIoT 于 2022 年进行的一项调查中，当谈到对实现 IIoT 战略至关重要的数据移动工具时，MQTT 是明显的赢家。

在 IIoT 中使用 MQTT 和 Sparkplug 的五个好处

1. 统一各种工厂机器数据类型

帮助跟踪和减少机器停机时间的软件算法需要丰富的数据，其中包括机器数据、过程数据、维护记录和其他信息。这些数据类型中的每一种都以不同的速率出现。

MQTT 提供单一事实来源，可以将所有数据汇集到一个位置，提供统一命名空间 (UNS)，然后允许这些算法轻松地对数据采取行动并减少意外停机时间。

2. 实现工厂数据实时采集和聚合

为了使机器停机跟踪和减少算法有效，特别是在基于边缘的解决方案中，数据和信息必须是实时的，因为否则，算法输出将基于旧数据，这可能不会导致正确的结果机器故障，导致做出潜在的错误决定。

MQTT 基于其基于异常的报告和发布-订阅架构实现实时信息共享。

此外，Sparkplug 确保工厂子系统的更改（例如新系统创建、系统拆卸或更改）实时通知运行算法的应用程序，以便可以根据最新的工厂系统数据做出正确的决策。

3.引入情境化制造数据

为了使机器停机跟踪和减少算法以最佳方式工作，除了拥有实际数据之外，拥有数据周围的上下文也非常重要。

在这里，拥有一个定义工厂数据结构的数据模型（机器相对于子系统、生产位置等所在的位置），可以为数据提供更多上下文，从而帮助预测性维护算法更好地进行预测。机器故障。

MQTT Sparkplug 提供这些数据模型，以确保更好地解释数据上下文以获得更丰富的输出。 MQTT Sparkplug 还支持数据标记和元数据，使制造商能够更有效地组织、过滤和搜索数据。

这种增强的数据组织提高了数据质量并支持高级停机分析和机器学习应用程序。

4. 可靠地扩展制造数据流

MQTT Sparkplug 支持可扩展且可靠的通信，具有处理大量数据并确保消息可靠传递的机制。它具有内置缓冲功能和服务质量 (QoS) 级别以支持高可靠性。

MQTT Sparkplug还可以支持大量设备连接，同时保证数据包不丢失。这使得先进的停机时间测量算法需要大量数据来准确跟踪停机时间及其根本原因，并确保可以最大程度地减少停机时间。

5. 安全连接和传输工厂数据

MQTT Sparkplug 支持强大的安全措施，包括加密、访问控制和用户身份验证，以保护敏感数据并防止未经授权的 IIoT 数据访问。

对于大多数制造商而言，安全和隐私风险是采用边缘或基于云的机器停机分析技术的最大障碍。

为了进行 MQTT 通信，客户端需要通过代理进行身份验证，以便它可以在主题命名空间上发送或接收数据。这使得通信高度安全。

MQTT 的另一个最大的安全功能是所有通信都是出站的，因此没有可供黑客入侵的开放端口。

大多数MQTT 代理都提供额外的安全功能。这包括授权/身份验证功能，例如用户名和密码、OAuth 2.0 (JWT)、X.509 客户端证书、动态权限和基于角色的权限等。

经纪商通常还为来自和发往经纪商的所有通信提供 TLS / SSL 加密。

除此之外，一些企业代理（如 HiveMQ）提供额外的集成，使客户能够在其 IT 基础设施（如 AD、LDAP 和代理上的其他基础设施）上实施相同的安全措施。

开始实时跟踪和分析以避免意外停机

MQTT 协议与 Sparkplug 一起在工厂到企业/云通信中越来越受欢迎，因为它是轻量级的、异常报告并提供了许多有关安全性、可扩展性、可靠性等的功能。

MQTT 正在帮助推动 IIoT 应用程序，使制造垂直领域更接近于消除计划外停机。

IIoT 和支持 MQTT 的资产管理和先进算法帮助显着减少了计划外停机时间，提高了公司的制造能力和效率。