工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式_工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵使能技術(shù)

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式

　　2013年以來，全球各類產(chǎn)業(yè)主體積極布局，目前全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量超過150個。2017年以來平臺發(fā)展步入快車道，僅我國就有數(shù)十個平臺產(chǎn)品發(fā)布。綜合國內(nèi)外平臺企業(yè)布局策略來看，目前主要有四種路徑。

　　01、裝備和自動化企業(yè)憑借工業(yè)設(shè)備與經(jīng)驗積累，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)新服務(wù)模式。比如 GE 基于開源 PaaS架構(gòu) Cloud Foundry 構(gòu)建 Predix 平臺，并通過集成微服務(wù)架構(gòu)等方式為應(yīng)用開發(fā)者提供豐富支持，實現(xiàn)智能應(yīng)用的快速構(gòu)建、測試和部署。三一重工依托其設(shè)備管理經(jīng)驗孵化專注工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)的樹根互聯(lián)，基于開源 Docker 技術(shù)構(gòu)建 PaaS 平臺，具備靈活的應(yīng)用開發(fā)及部署能力，提供資產(chǎn)管理、預(yù)測性維護、產(chǎn)品全生命周期管理、產(chǎn)業(yè)鏈金融和模式創(chuàng)新等工業(yè)應(yīng)用服務(wù)。

　　02、領(lǐng)先制造企業(yè)將數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為服務(wù)能力，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。比如海爾的 COSMOPlat 平臺，將顧客需求、產(chǎn)品訂單、合作生產(chǎn)、原料供應(yīng)、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)組裝和智能分析等環(huán)節(jié)互聯(lián)起來并進行實時通信和分析，以滿足規(guī)?；ㄖ菩枨蟆：教煸凭W(wǎng) INDICS 平臺匯聚超過 100 萬家企業(yè)，并在此基礎(chǔ)上提供供需對接、智能工廠改造、云制造和資源共享等服務(wù)。

　　03、軟件企業(yè)圍繞自身業(yè)務(wù)升級需求，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)能力拓展。比如龍智造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，在客戶端通過營銷云與互聯(lián)網(wǎng)營銷及客戶打通，在供應(yīng)端通過采購云與供應(yīng)商打通，在工廠內(nèi)部繼承原有ERP的功能通過上云進行優(yōu)化，在車間設(shè)備端通過物聯(lián)平臺可以快速接入不同類型設(shè)備進行監(jiān)控，從而協(xié)助客戶快速連接設(shè)備快速實現(xiàn)多端實時服務(wù)。 PTC Thingworx 平臺基于大量的設(shè)計模塊，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計，大幅節(jié)約設(shè)計研發(fā)周期。同時，平臺基于 CAD 產(chǎn)品數(shù)字模型和 Vuforia 技術(shù)集成的 ThingWorx Studio 增強現(xiàn)實開發(fā)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)體驗服務(wù)以及數(shù)字孿生服務(wù)（Digital Twin）實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)的全生命周期管理。

　　04、信息技術(shù)企業(yè)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，將已有平臺向制造領(lǐng)域延伸。例如 IBM Bluemix 平臺與博世合作，在平臺部署博世物聯(lián)網(wǎng)套件服務(wù)，進而幫助 IBM 提升底層設(shè)備物聯(lián)及數(shù)據(jù)采集能力，并基于數(shù)據(jù)實現(xiàn)高級設(shè)備管理服務(wù)和云計算軟件更新。微軟 Azure IoT 平臺則重點打造遠程設(shè)備監(jiān)控、預(yù)測性維護、工廠聯(lián)網(wǎng)與可視化等服務(wù)能力，提升對制造場景的支持能力。華為 OceanConnect 平臺借助網(wǎng)關(guān)設(shè)備、軟件 Agent 和物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各類底層數(shù)據(jù)采集和集成，并通過提供 API 接口、開發(fā)套件與數(shù)據(jù)分析服務(wù)，提供許多高價值行業(yè)應(yīng)用，比如智慧家庭、車聯(lián)網(wǎng)、智能抄表、智能停車、平安城市等。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵使能技術(shù)

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要解決多類工業(yè)設(shè)備接入、多源工業(yè)數(shù)據(jù)集成、海量數(shù)據(jù)管理與處理、工業(yè)數(shù)據(jù)建模分析、工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新與集成、工業(yè)知識積累迭代實現(xiàn)等一系列問題，涉及七大類關(guān)鍵技術(shù)，分別為數(shù)據(jù)集成和邊緣處理技術(shù)、IaaS技術(shù)、平臺使能技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、應(yīng)用開發(fā)和微服務(wù)技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)、安全技術(shù)。

　　1.數(shù)據(jù)集成與邊緣處理技術(shù)

　　設(shè)備接入：基于工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)總線等工業(yè)通信協(xié)議，以太網(wǎng)、光纖等通用協(xié)議，3G/4G、NB-IOT等無線協(xié)議將工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備接入到平臺邊緣層。

　　協(xié)議轉(zhuǎn)換：一方面運用協(xié)議解析、中間件等技術(shù)兼容ModBus、OPC、CAN、Profibus等各類工業(yè)通信協(xié)議和軟件通信接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式從邊緣側(cè)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程接入。

　　邊緣數(shù)據(jù)處理：基于高性能計算芯片、實時操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術(shù)支撐，在靠近設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲以及智能分析應(yīng)用，提升操作響應(yīng)靈敏度、消除網(wǎng)絡(luò)堵塞，并與云端分析形成協(xié)同。

　　2.IaaS技術(shù)

　　基于虛擬化、分布式存儲、并行計算、負載調(diào)度等技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等計算機資源的池化管理，根據(jù)需求進行彈性分配，并確保資源使用的安全與隔離，為用戶提供完善的云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

　　3.平臺使能技術(shù)

　　資源調(diào)度：通過實時監(jiān)控云端應(yīng)用的業(yè)務(wù)量動態(tài)變化，結(jié)合相應(yīng)的調(diào)度算法為應(yīng)用程序分配相應(yīng)的底層資源，從而使云端應(yīng)用可以自動適應(yīng)業(yè)務(wù)量的變化。

　　多租戶管理：通過虛擬化、數(shù)據(jù)庫隔離、容器等技術(shù)實現(xiàn)不同租戶應(yīng)用和服務(wù)的隔離，保護其隱私與安全。

　　4.數(shù)據(jù)管理技術(shù)

　　數(shù)據(jù)處理框架：借助Hadoop、Spark、Storm等分布式處理架構(gòu)，滿足海量數(shù)據(jù)的批處理和流處理計算需求。

　　數(shù)據(jù)預(yù)處理：運用數(shù)據(jù)冗余剔除、異常檢測、歸一化等方法對原始數(shù)據(jù)進行清洗，為后續(xù)存儲、管理與分析提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)來源。

　　數(shù)據(jù)存儲與管理：通過分布式文件系統(tǒng)、NoSQL數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、時序數(shù)據(jù)庫等不同的數(shù)據(jù)管理引擎實現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的分區(qū)選擇、存儲、編目與索引等。

　　5.應(yīng)用開發(fā)和微服務(wù)技術(shù)

　　多語言與工具支持：支持Java，Ruby和PHP等多種語言編譯環(huán)境，并提供Eclipse integration，JBoss Developer Studio、git和 Jenkins等各類開發(fā)工具，構(gòu)建高效便捷的集成開發(fā)環(huán)境。

　　微服務(wù)架構(gòu)：提供涵蓋服務(wù)注冊、發(fā)現(xiàn)、通信、調(diào)用的管理機制和運行環(huán)境，支撐基于微型服務(wù)單元集成的“松耦合”應(yīng)用開發(fā)和部署。

　　圖形化編程：通過類似Labview的圖形化編程工具，簡化開發(fā)流程，支持用戶采用拖拽方式進行應(yīng)用創(chuàng)建、測試、擴展等。

　　6.工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)

　　數(shù)據(jù)分析算法：運用數(shù)學統(tǒng)計、機器學習及最新的人工智能算法實現(xiàn)面向歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、時序數(shù)據(jù)的聚類、關(guān)聯(lián)和預(yù)測分析。

　　機理建模：利用機械、電子、物理、化學等領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，基于已知工業(yè)機理構(gòu)建各類模型，實現(xiàn)分析應(yīng)用。

　　7.安全技術(shù)

　　數(shù)據(jù)接入安全：通過工業(yè)防火墻技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)閘技術(shù)、加密隧道傳輸技術(shù)，防止數(shù)據(jù)泄漏、被偵聽或篡改，保障數(shù)據(jù)在源頭和傳輸過程中安全。

　　平臺安全：通過平臺入侵實時檢測、網(wǎng)絡(luò)安全防御系統(tǒng)、惡意代碼防護、網(wǎng)站威脅防護、網(wǎng)頁防篡改等技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的代碼安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)站安全。

　　訪問安全：通過建立統(tǒng)一的訪問機制，限制用戶的訪問權(quán)限和所能使用的計算資源和網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)對云平臺重要資源的訪問控制和管理， 防止非法訪問。

　　在上述七大類技術(shù)中，通用平臺使能技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)、數(shù)據(jù)集成與邊緣處理技術(shù)、應(yīng)用開發(fā)和微服務(wù)技術(shù)正快速發(fā)展，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)建和發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。在平臺層，PaaS技術(shù)、新型集成技術(shù)和容器技術(shù)正加速改變信息系統(tǒng)的構(gòu)建和組織方式。在邊緣層，邊緣計算技術(shù)極大的拓展了平臺收集和管理數(shù)據(jù)的范圍和能力。在應(yīng)用層，微服務(wù)等新型開發(fā)框架驅(qū)動工業(yè)軟件開發(fā)方式不斷變革，而工業(yè)機理與數(shù)據(jù)科學深度融合則正在引發(fā)工業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新浪潮。