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IoT 解决方案治理, 第 1 部分

定义 IoT 治理实践

如何管理整个企业的 IoT 计划

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此内容是该系列 3 部分中的第 # 部分: IoT 解决方案治理, 第 1 部分

敬请期待该系列的后续内容。

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IoT 解决方案十分复杂。互联设备与 IT 服务集成为网络、通信、数据量、实时数据分析和安全带来了巨大的挑战。IoT 解决方案涉及许多不同的技术,需要复杂的开发周期,包括重要测试和持续监控。

为克服这些难题,IT 组织必须:

  • 制定全面的技术战略来化繁为简
  • 为 IoT 解决方案定义参考架构
  • 培养设计、开发和部署该解决方案所需的技能
  • 定义 IoT 治理流程和策略

IoT 解决方案治理模式应能够自如应对这些挑战。

可将 IoT 解决方案治理视为是将业务治理、IT 治理和企业架构 (EA) 治理应用于物联网(请参阅图 1)。实际上,IoT 治理是对 IT 治理的扩展,其中 IoT 治理专门用来处理 IoT 设备生命周期、IoT 解决方案管理的数据和企业 IT 全景中的 IoT 应用程序。IoT 治理定义了在 IT 治理方面的变更,从而确保其分布式架构的概念和原理受到正确的管理,并且能够实现声明的业务目标。

图 1. IoT 解决方案治理模式

制定 IoT 技术战略

要实现成功的 IoT 互动,IT 组织就必须定义技术战略,包括开发参考架构、决定技术平台和制定设计,以及开发必要的流程来设计、开发和运作 IoT 解决方案。除非各团队制定了统一的 IoT 技术战略,否则整个企业内的各个团队将会自行定义方法,这通常会产生各种支离破碎的计划,致使企业付出更多成本,取得成功的可能性也微乎其微。

技术战略可包含阶段性的活动和明确定义的角色、职责与交付成果(请参阅图 2)。

图 2. IoT 技术战略的阶段、角色和交付成果

技术战略必须记录并处理所有业务、技术和运营需求与约束。它还必须满足当前和将来的业务需求,并灵活适应业务和技术变更。

定义 IoT 参考架构

为确保多个 IoT 项目之间的一致性,IoT 解决方案应采用可重复的框架,并开发标准参考架构,为单项 IoT 实施提供指导。每个项目都不得自行定义各自的设备集成方式或与 IoT 平台的通信方式。IoT 参考架构必须满足不同组织单位的需求,并定义可供所有 IoT 项目使用的技术标准。

IoT 参考架构提供了一组架构模式、标准和最佳实践,以供在开发 IoT 解决方案过程中使用。使用 IoT 参考架构中经核准的架构工件,可减少项目中设计活动的数量和复杂性,进而降低项目风险和成本。您企业的 IoT 参考架构可基于标准 IoT 参考架构或行业参考架构

IoT 生态系统需要连接到各种类型的设备,并安全地收集和存储数据。完整的 IoT 解决方案需要包含生态系统的所有组件,包括完整解决方案的设备、网络、软件、服务和安全。您的 IoT 参考架构必须考量 IoT 生态系统的方方面面(请参阅图 3)。

图 3. IoT 生态系统

数据是由设备生成的,从这些数据中发掘的洞察则供用户或自动操作使用。实时数据和近乎实时的分析支持及时采取行动。行业类型和数据性质推动了相应的成果以及参考架构的选择。

随着企业的 IoT 日趋成熟,他们从简单的资产监控升级为包含不同资产参数的优化和高级预测。而对设备产生的数据进行收集和存储只是初始步骤。通过添加更多分析和优化功能,可进一步提升 IoT 解决方案的价值。您的 IoT 参考架构必须足以应对这些更高级的功能。

最后,无论 IoT 解决方案多么出色,只有在安全性得到保障的前提下,拥有它才有价值。IoT 解决方案的各个层面都必须受到保护,避免出现漏洞和遭到潜在攻击。您的 IoT 参考架构可以帮助确保安全性并非只是“马后炮”。

当企业透彻了解了 IoT 解决方案生态系统(如图 3 中所示)后,就可以创建详细的技术参考架构,为此生态系统提供支持。 图 4 显示了较为简单的 IoT 解决方案参考架构,供企业根据自身特定需求加以采用。您可以在 IBM Cloud 架构中心内查看更详细的 IoT 参考架构

图 4. 简单的 IoT 参考架构

IoT 参考架构需要考量 IoT 解决方案中的以下各方面,才能有效实施 IoT 治理策略:

  • 应用程序层
    • 以近乎实时的方式管理大量传感器数据的收集、处理、分析和持久存储
    • 支持极高的数据率,远高于一般 IT 基础架构
    • 实施预测分析功能
    • 应对安全难题,例如,数据安全、基于角色的数据访问和控制功能。要了解有关 IoT 安全的更多信息,请阅读以下 developerWorks 系列:“保护 IoT 设备和网关”。
  • 平台层
    • 提供传感器数据管理、应用程序集成和设备管理
    • 支持互联网规模的消息传递,包括数据收集、发布/订阅、数据仲裁、数据分派,当然还有安全管理
    • 应对安全难题。要了解有关 IoT 安全的更多信息,请阅读以下 developerWorks 系列:“保护 IoT 设备和网关”。
    • 要了解有关 IoT 平台以及为何应使用此类平台的更多信息,请阅读以下 developerWorks 文章:“使用 IoT 平台简化 IoT 应用程序的开发 ”。
  • 通信层
    • 提供可靠的网络来捕获和控制传感器数据
    • 支持以可靠的方式将数据从设备传输至 IoT 平台
    • 应对安全难题。要了解有关 IoT 安全的更多信息,请阅读以下 developerWorks 系列:“保护 IoT 设备和网关”。
    • 要了解有关 IoT 网络注意事项和挑战的更多信息,请阅读以下 developerWorks 文章:“连接物联网中的所有事物”。
  • 物理设备层
    • 支持各种传感器、设备和网关
    • 支持远程监控和管理
    • 应对安全难题,例如,受保护的引导、固件升级、入侵检测和安全事件日志记录。要了解有关 IoT 安全的更多信息,请阅读以下 developerWorks 系列:“保护 IoT 设备和网关”。

在开发团队中设立合适的角色或具备相应的技能

当企业的技术战略和参考架构准备就绪后,企业必须为技术专员提供技术培训。企业需要在 IoT 解决方案的各个层面都具备充足的技能。

IoT 开发团队中的 IoT 角色

IoT 开发团队的关键角色和职责包括:

  • IoT 架构设计师,此角色与 IT 组织内的基础架构设计师和安全架构设计师密切协作。IoT 架构设计师负责定义端到端的 IoT 解决方案架构(基于所采用的 IoT 参考架构),制定所有关键的架构相关决策。IoT 架构设计师的关键职责之一是定义 IoT 平台战略,以及如何基于 IoT 平台集成所有解决方案组件。IoT 架构设计师还负责为 IoT 解决方案的开发、部署和管理确立标准和准则。
  • IoT 开发者,负责定义并实施数据收集、消息传递、应用程序和数据分析。
  • 数据分析师,负责定义数据收集计划、数据模型、数据映射以及总体数据分析和报告战略。
  • IoT 测试员,负责执行总体解决方案测试,以及设备功能测试和安全测试。
  • 设备主题专家 (SME),负责根据数据收集需求和 IoT 解决方案架构最终确定设备规格,同时还负责为 IoT 解决方案选择合适的设备。设备主题专家与 IoT 架构设计师和基础架构设计师协作,共同设置用于连接 IoT 设备的通信网络。在最终确定设备管理策略和原则(包括物理设备安全和网络设备安全)方面,设备主题专家也起到了至关重要的作用。
  • 安全架构设计师,负责支持 IoT 架构设计师定义端到端的安全解决方案。该角色应具备以下技能:
    • 分析数据、基础架构和应用程序安全需求
    • 就网络运行环境安全问题给出建议
    • 开发隐私解决方案和安全治理实践
    • 设计、规划和实施安全的编码实践和安全测试方法,执行安全测试,并进行安全审计
    • 测试和评估安全相关工具
    • 管理第三方供应商,确保这些供应商能够实现安全目标

IoT 卓越运营中心 (CoE)

IoT 卓越运营中心 (CoE) 同样可作为企业 IT 部门内的关键组织,可使所有利益相关方都齐心协力地完成一个共同的目标。IoT CoE 的职能包括定义适当的设备生命周期管理流程、识别适合企业的适当技术,以及定义相应的策略、标准和准则来治理 IoT 解决方案(从业务需求到运营)。专门的 IoT 卓越运营中心 (CoE) 是企业为提高 IoT 实施成功几率可采取的最重要的附加措施之一。请参阅图 5。

IoT 解决方案架构设计师在 IoT 解决方案的规划与治理方面扮演关键的角色,并且与业务架构设计师、企业架构设计师和安全架构设计师密切协作。所有 IoT 相关工作和活动都必须通过此 CoE 来传达,以便消除重复工作并加速实现投资回报。

图 5. IoT CoE 的关注领域

IoT CoE 为 IoT 解决方案的确立和采用提供全面的方法。若能在适当的级别进行实施,IoT CoE 将会减少通常阻碍 IoT 解决方案采用的政治问题和其他各类复杂事宜。IoT CoE 的职责包括:

  • 为 IoT 注入活力,提供思想领导力
  • 确立并使用 IoT 参考架构
  • 促进采用最佳实践
  • 规划设备投资组合,包括功能需求、选择条件、配置和生命周期管理
  • 为设备供应商和 IoT 平台供应商管理制定相应的战略
  • 建立治理模式,强制实施、监视和控制其采用情况
  • 管理各利益相关方(包括业务部门和 IT 部门)之间的沟通情况
  • 收获或复用先前 IoT 项目中的资产
  • 提供专业的 IoT 技能和资源
  • 提供工具支持
  • 传授和培训技能
  • 开展架构审查,确保符合 IoT 准则

定义 IoT 治理流程和策略

在任何治理模式中,流程和策略都可随时付诸实施。通过遵循、应用和实施这些活动,即可治理和管理所有 IoT 计划。

图 6 显示了 IoT 治理和管理模式的关键组件。

图 6. IoT 治理模式的关键组件

除了管理 IoT 解决方案开发之外,IoT 治理模式还定义了以下领域的相关准则、流程和标准:

  • 设备投资组合管理,可解决众多难题,包括设备生命周期融资、设备共享、激励和融资、IT 流程以及保持特定 IoT 目标状态所需的相应变更等等。
  • 设备平台供应商管理可帮助甄别和管理 IoT 解决方案所需的合适供应商。它还专注于建立合作伙伴战略,进而开发端到端的 IoT 解决方案,因为没有任何一个团队或一家供应商可以提供完整的 IoT 解决方案。IoT 的供应商管理非常重要,原因如下:
    • IoT 解决方案的复杂性。任何一个 IoT 项目都会涉及许多不同的技术和硬件/软件组件。
    • 特定领域的专业知识。除技术功能之外,IoT 解决方案还需要特定领域的分析专业知识,从而为客户创造商业价值。技术和行业领域技能的结合,要求企业应与合适的团队和供应商建立合作关系,确保他们能够在适当的时机适当程度上参与进来。
    • 运营管理,处理设备生命周期管理、设备监控、容量和性能、安全、变更管理以及设备登记等方面的事宜。这一领域负责处理运营和管理 IoT 环境所需的各种工具和基础架构变更。

结束语

许多企业都希望能够充分利用 IoT 解决方案所具有的各种优势。但是,如果不具备合适的治理模型,那么其中大部分计划都可能惨遭失败,抑或是无法实现预期的收益。IoT 治理模式需要制定适当的技术战略并开发相应的参考架构,从而在整个企业内的所有 IoT 计划中推行标准化和最佳实践。另外,IoT 治理模式还需要甄别具备相应技能的角色,并定义可精简所有此类计划的相关职责;理想情况下,应创立 IoT 卓越运营中心。最后,IoT 治理模式需要定义相应的治理流程和策略,全面管理整个 IoT 生命周期内的各项活动。安全和隐私问题是部署基于 IoT 的解决方案时遭遇的主要瓶颈之一,因此,在开发 IoT 治理流程时,必须牢记这些安全问题,而不要留到进入 IoT 解决方案流程后再来处理安全问题,此时已经为时已晚。

IoT 治理解决方案的重要功能之一就是管理设备生命周期,包括新设备注册、升级现有设备和淘汰旧设备或过时设备。用于管理 IoT 设备的各种标准层出不穷。本系列的第 2 部分将讨论设备管理的不同方法,并演示 IBM Watson IoT Platform 的设备管理功能。

由于数据是任何 IoT 解决方案的核心组件,因此在任何 IoT 治理模式中,治理整个数据生命周期都是至关重要的一环。IoT 数据治理涵盖了数据的完整生命周期,从设备生成数据开始,然后通过网络将数据发送至基于云的 IoT 平台,接着存储数据,最后分析数据并给出数据报告。任何 IoT 治理解决方案都需要解决隐私和安全问题,时刻牢记法规和其他合规要求。本系列的第 3 部分将着重介绍 IoT 数据治理。


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