工业互联网平台功能架构
(1)边缘层是基础
边缘层通过对海量设备的连接和深层次的数据采集,以及异构数据的协议转换、边缘处理、云端协同,构建工业互联网平台的数据基础。在工业领域,由于协议和规约不同,不同厂商设备之间的连接存在原生壁垒,成为制约工业互联网发展的重要原因之一,因此,强化协议转换能力成为平台的重要发展方向。例如GE PredixMachine利用OPC UA
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工业互联网平台功能架构
(1)边缘层是基础
边缘层通过对海量设备的连接和深层次的数据采集,以及异构数据的协议转换、边缘处理、云端协同,构建工业互联网平台的数据基础。在工业领域,由于协议和规约不同,不同厂商设备之间的连接存在原生壁垒,成为制约工业互联网发展的重要原因之一,因此,强化协议转换能力成为平台的重要发展方向。例如GE PredixMachine利用OPC UA技术实现不同工业网络协议的转换。其次,强化边缘与云端协同能力是另一个重要发展方向。例如ThingWorx平台将云端模型导入边缘设备进行实时分析,并根据反馈数据进一步优化云端模型,实现双向迭代。
(2)平台层是核心
平台层基于通用PaaS叠加大数据处理、工业数据分析、工业微服务等功能,构建可扩展的开放式云操作系统。一是提供工业数据管理能力,将数据科学与工业机理结合,帮助制造企业构建工业数据分析能力,实现数据价值挖掘;二是把技术、知识、经验等资源固化为可移植、可复用的工业微服务组件库,供开发者调用;三是构建应用开发环境,借助微服务组件和工业应用开发工具,帮助用户构建定制化的工业App。
(3)应用层是关键
应用层提供从设计、生产、管理到服务的全流程性业务应用,构建良好的工业App环境,使开发者基于平台数据及微服务功能实现应用。形成满足不同行业、不同场景的工业SaaS和工业App,实现工业互联网平台的价值。
工业互联网平台工业软件
工业软件是工业互联网的核心。工业产品的数字设计、验证和测试,工业装备的数字化控制,都离不开工业软件支撑。找到真实工业场景的现实瓶颈问题,自下而上形成实际可操作、可的一系列系统解决方案,并以工业APP、工业微服务等形式逐渐沉淀到工业互联网平台上,由单点应用到多点推广,由特定行业、特定区域推及至跨行业跨领域,建立起涵盖生产全流程、全环节的一系列平台解决方案,形成多层次平台发展体系.
工业互联网平台体系架构
从工业互联网定义来看,工业互联网平台需要具备四个基本功能。一是需要实现将不同来源和不同结构的数据进行广泛采集;二是需要具备并支撑海量工业数据处理的环境;三是需要基于工业机理和数据科学实现海量数据的深度分析,并实现工业知识的沉淀和复用;四是能够提供开发工具及环境,实现工业APP的开发、测试和部署。因此,工业互联网平台体系架构必须能完全实现这四个功能,即涵盖边缘层、IaaS层、工业PaaS层、工业SaaS层以及贯穿上述各层级的安全防护。其中,边缘层、平台层、应用层是工业互联网平台的三大核心层级。
首先,边缘层是基础。在平台的边缘层,对海量设备进行连接和管理,并利用协议转换实现海量工业数据的互联互通和互操作;同时,通过运用边缘计算技术,实现错误数据剔除、数据缓存等预处理以及边缘实时分析,降低网络传输负载和云端计算压力。
其次,平台层是核心。在通用PaaS架构上进行二次开发,实现工业PaaS层的构建,为工业用户提供海量工业数据的管理和分析服务,并能够积累沉淀不同行业、不同领域内技术、知识、经验等资源,实现封装、固化和复用,在开放的开发环境中以工业微服务的形式提供给开发者,用于构建定制化工业APP,打造完整、开放的工业操作系统。
之后,应用层是关键。通过自主研发或者是引入第三方开发者的方式,平台以云化软件或工业APP形式为用户提供设计、生产、管理、服务等一系列性应用服务,实现价值的挖掘和提升。
我国工业互联网平台发展的机遇与挑战
国际技术和产业的格局尚未固定成型,为我国工业互联网发展尤其是平台的培育、建设及推广提供了宝贵的时间。我国可以通过打造工业互联网平台,汇聚智能化要素。
工业互联网的建设部署是网络、平台、安全三大体系的协同推进,需要技术、用户、第三方开发等多方参与者的协同推动。平台的培育、建设和推广更是一个需要以融通发展为导向的长期过程,其中尤以工业互联网解决方案提供商与制造企业需求方的融通发展较为关键。
但我国目前仍有相当数量的制造企业对工业互联网的理念和定位认知不清,对其技术特性和商业价值依然抱有疑虑,加之受到资金投入大、技术门槛高、人才储备少的各种制约,限制了工业互联网平台的规模化进展和实际效用发挥。同时,部分工业互联网企业在工业领域没有积累和知识沉淀,难以准确把握行业特性、操作流程和需求痛点,缺少将制造业与现代服务业融会贯通的实践经验,还不能充分发挥出平台赋能制造业转型升级的“智