工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)被稱作技術(shù)的眼睛？

一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特性

1. 對物聯(lián)網(wǎng)層級的不同定義

如果做一個簡單的比較，就會發(fā)現(xiàn)(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))執(zhí)行視角的基礎(chǔ)架構(gòu)和(信息領(lǐng)域)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分相似，但對層級的劃分卻有一些不同。

邊緣層，一是包括了傳感器、驅(qū)動器(執(zhí)行器)、工業(yè)設(shè)備等終端設(shè)備，對應(yīng)到物聯(lián)網(wǎng)的感知/執(zhí)行層;二是包括了兩種網(wǎng)絡(luò)形式：鄰接網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)。和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層級相比，這兩種網(wǎng)絡(luò)的定義、范圍略有差異。

鄰接網(wǎng)絡(luò)，可以理解為邊緣網(wǎng)絡(luò)層，包括了用于局域組網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，提供“就近”服務(wù)的邊緣計算，以及連接云端的邊緣網(wǎng)關(guān)。兩者的差異在于物聯(lián)網(wǎng)終端到邊緣轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點也屬于鄰接網(wǎng)絡(luò)，但在邊緣網(wǎng)絡(luò)層(信息領(lǐng)域)中是不包括這部分的。

接入網(wǎng)絡(luò)，其定義和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入層有較大差異。它主要是指核心網(wǎng)(主要是指通信領(lǐng)域的骨干網(wǎng)絡(luò)，例如移動通信的4G LTE/EPC網(wǎng)絡(luò))，是用于接入終端和邊緣網(wǎng)關(guān)的核心網(wǎng)絡(luò)。

雖然在“接入”的理解上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有自己的定義，但是整體上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和其他領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)層次的理解差異性并不大。

平臺層和服務(wù)層共處于服務(wù)網(wǎng)絡(luò)之中，可以映射到核心網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用部分(不包括核心網(wǎng)絡(luò))。其中，平臺層對應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺，而服務(wù)層則對應(yīng)于具體的行業(yè)應(yīng)用。

端系統(tǒng)的概念

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對“接入”有不同的理解，是由于工業(yè)領(lǐng)域通常會將工廠內(nèi)一整套的自動化系統(tǒng)理解為“端”。這種概念，在計算機領(lǐng)域稱之為“端系統(tǒng)”，如同“終端”一樣的信息化系統(tǒng)。

端系統(tǒng)是在一個區(qū)域范圍內(nèi)，由多種邊緣設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器、生產(chǎn)設(shè)備(終端)、儀器儀表、邊緣網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、邊緣服務(wù)器等)組成的系統(tǒng)。例如自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，就是在一個工廠空間內(nèi)，由各類感測器、執(zhí)行器、控制器等組成的生產(chǎn)流水線。

端系統(tǒng)中的各類網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、終端、有著非常緊密的聯(lián)系，相互間往往采用私有、專用的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，具有緊耦合的結(jié)構(gòu)特性，以此搭建出一個完整、封閉(具有專網(wǎng)專用的特征)、自動化的生產(chǎn)應(yīng)用或服務(wù)。除了生產(chǎn)流水線以外，傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)和RFID應(yīng)用系統(tǒng)(RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括控制服務(wù)器、讀寫器、電子標(biāo)簽)也都屬于端系統(tǒng)。由于采用了專用、私有的通信協(xié)議，使得端系統(tǒng)必須作為一個整體來使用，系統(tǒng)中單獨一個部件的功能無法被企業(yè)或用戶正常使用。

從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢來看，邊緣設(shè)備的智能會逐步提升，通信接入和組網(wǎng)協(xié)議也會朝著規(guī)范、開放的方向發(fā)展，工業(yè)的“端系統(tǒng)”會逐漸被分解(系統(tǒng)解耦)，邊緣網(wǎng)絡(luò)中的終端和節(jié)點會逐漸獨立出來，以滿足自由、靈活的組合。所以，執(zhí)行視角對網(wǎng)絡(luò)層級的理解，預(yù)計會和互聯(lián)網(wǎng)、通信領(lǐng)域的理解進(jìn)行融合。

當(dāng)然，僅從字面上糾結(jié)“接入”的范圍和上下層次，并沒太大的實際意義。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是豐富多態(tài)的，只有根據(jù)實際需求去理解架構(gòu)層次，才具有價值。

2. 執(zhí)行視角的遞歸性

從執(zhí)行視角自身來看，其架構(gòu)是具有顯著“遞歸性”的，即網(wǎng)絡(luò)能力和信息處理能力可以相互疊加和組裝，實現(xiàn)更加復(fù)雜、健壯的信息系統(tǒng)。

例如：

一個小的鄰接網(wǎng)絡(luò)可以歸屬于一個范圍更大的鄰接網(wǎng)絡(luò)，再連接到平臺層(疊加網(wǎng)絡(luò));

平臺層也可以分為多個層級來實現(xiàn)各類信息化功能(分層服務(wù));

應(yīng)用層中各類應(yīng)用之間可以相互“調(diào)用”和“查詢”，它們交互信息、相互支持，在不同的行業(yè)應(yīng)用中扮演不同的角色，在各異的業(yè)務(wù)流程中履行不同職責(zé)(能力分工)。

架構(gòu)中信息能力的組合，是設(shè)計者從商業(yè)、管理、行業(yè)和信息技術(shù)等各個方面的統(tǒng)籌考量，可以是一個極度復(fù)雜的大系統(tǒng)，也可以“弱水三千、只取一瓢”：只實現(xiàn)最基本的組網(wǎng)，使用最基本的功能。

3. 執(zhí)行視角和功能視角的關(guān)系

(1) 元素(執(zhí)行視角)與組合(功能視角)的關(guān)系

從功能視角來看，在執(zhí)行視角中的信息處理能力是組成功能視角的元素。功能域中的功能模塊，就是執(zhí)行層中各類技術(shù)的組合。

如果一個“功能”是需要對控制域的設(shè)備進(jìn)行操作，則需要從服務(wù)層(行業(yè)應(yīng)用)發(fā)送指示，經(jīng)過平臺層轉(zhuǎn)換為具體的操作指令，再貫穿兩層網(wǎng)絡(luò)(接入網(wǎng)絡(luò)、邊緣網(wǎng)絡(luò))，抵達(dá)驅(qū)動器執(zhí)行。在這個具體的功能中，涉及了大量(執(zhí)行視角中)的信息技術(shù)和相關(guān)設(shè)備。但對最終用戶來說，只需要知道如何發(fā)出“指示”就可以實現(xiàn)對物的遠(yuǎn)程操控。

功能視角中的“功能”被稱為“組件”，功能組件可以理解為一種數(shù)字化的“物品”，是在虛擬世界中可見、可以觸及的“事物”。組件具有開放、規(guī)范的交互接口，結(jié)構(gòu)化的屬性和狀態(tài)，語義化的內(nèi)在含義。它可以被其它任何應(yīng)用系統(tǒng)查詢、理解、分析和使用，就像球場上的足球，可以被雙方22個球員“盤頂撲射”的同時，還能被裁判和數(shù)萬個現(xiàn)場球迷觀看到。在執(zhí)行視角中，各類終端設(shè)備也具有“功能”，但不能稱為組件。就像一個溫度傳感器有感知溫度的“功能”，但只有專用系統(tǒng)才能夠讀取、理解并運用它的測量數(shù)據(jù)。對其它設(shè)備系統(tǒng)來說，它們“看不到”傳感器的存在，即使“捕獲”傳感器的感測數(shù)據(jù)，也無法理解那一串字符。

功能視角可以將現(xiàn)實物件映射在虛擬世界中(例如數(shù)字化雙胞胎)，也可以將信息化應(yīng)用(例如某特定行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析)映射成標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)向外提供。

利用功能組件中所包含的元素(功能模塊)和組合(多個模塊之間形成的結(jié)構(gòu))，能夠在信息化、數(shù)字化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)既靈活、又復(fù)雜的應(yīng)用。這便是功能視角作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層構(gòu)架的意義所在。

(2) 功能域在網(wǎng)絡(luò)層級(執(zhí)行視角)中的位置

從整體來看，功能視角中的功能域，在執(zhí)行視角的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)中有集中化部署的特性，即某些特定的功能域(功能視角)主要集中在特定的(執(zhí)行視角中的)網(wǎng)絡(luò)層級中?；蛘哒f，“層(執(zhí)行視角的網(wǎng)絡(luò)層級)”和“域(功能域)”有一定的映射關(guān)系，但這種映射關(guān)系并不是必然的。

控制域幾乎都部署在邊緣層中;大部分信息域和操作域的能力落地在平臺層中;而企業(yè)層主要對應(yīng)著應(yīng)用域和業(yè)務(wù)域。

雖然整體上具備對應(yīng)關(guān)系，但實際情況往往是由特定的行業(yè)系統(tǒng)來決定的，并且會隨著技術(shù)的發(fā)展不斷變化。

當(dāng)設(shè)備終端是通過接入網(wǎng)絡(luò)直接連接服務(wù)平臺時，平臺層必須具備一定的控制域能力。

如果邊緣計算的能力不斷增強，更多信息域的功能(數(shù)據(jù)預(yù)處理能力等)自然會遷移到邊緣層中，而操作域中包括的資產(chǎn)管理能力也可以部署到邊緣層中。

整體來看，隨著計算的泛在部署逐漸推進(jìn)，上層功能域的能力(應(yīng)用域、業(yè)務(wù)域的信息處理能力)會更廣泛地部署到各個層級中。此外，在實際的行業(yè)應(yīng)用中，不同層級中的功能域需要相互服務(wù)和調(diào)用：控制域在圖像的智能識別上，可能需要信息域提供圖像處理的能力;同樣需要定位服務(wù)的時候，又需要借助應(yīng)用域提供Google地圖這樣的服務(wù)。所以，執(zhí)行的“層”和功能的“域”并沒有嚴(yán)密的映射關(guān)系。

二、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的兩個核心“主題”

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初衷在于通過自動化控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的結(jié)合，實現(xiàn)兩個核心“主題”：增加邊緣的協(xié)作自主性;全球化業(yè)務(wù)貫通增進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化。

1. 增加邊緣的協(xié)作自主性

自主性是建立在自動化之上的“智能”。在工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場，高新傳感監(jiān)測技術(shù)的廣泛部署，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集;利用嵌入式計算來完成實時的復(fù)雜邏輯運算和高級數(shù)據(jù)分析;網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)了系統(tǒng)間無縫的信息交互，使得相互合作、協(xié)同生產(chǎn)稱為可能?！爸悄堋钡穆涞?邊緣計算)將成長性賦予了系統(tǒng)，它們可以通過“自學(xué)習(xí)(機器學(xué)習(xí)等)”來自建數(shù)據(jù)分析模型和信息處理工具，不斷地優(yōu)化自身的業(yè)務(wù)邏輯。

2. 全球業(yè)務(wù)貫通的系統(tǒng)優(yōu)化

通過跨系統(tǒng)的海量(傳感)數(shù)據(jù)匯聚和“智能”的分析，使得企業(yè)的決策系統(tǒng)能夠預(yù)見未來的業(yè)務(wù)趨勢，洞察新的商業(yè)機會。系統(tǒng)將對未來的“洞見”進(jìn)行“消化”，自主性地形成新的商業(yè)策略，并融入業(yè)務(wù)組件中(例如調(diào)整供應(yīng)商、增加庫存、修改產(chǎn)品設(shè)計等)。智能化的信息反饋機制，會將“智慧”垂直向下傳遞到“行為”上：業(yè)務(wù)組件會根據(jù)策略優(yōu)化應(yīng)用(組件)，改進(jìn)功能(組件)，并最終落實到執(zhí)行層面(組件)。“感知-智能(策略)-執(zhí)行”形成了一個持續(xù)不止、巨大無比的信息循環(huán)，循環(huán)中的每一個獨立系統(tǒng)，都可以根據(jù)自身獲取的信息流，來調(diào)整自己的工作狀態(tài)和工作方式，以適應(yīng)(以預(yù)測為依據(jù)的)不斷變化的商業(yè)環(huán)境。