工業(yè)互聯(lián)網平臺作為工業(yè)智能化發(fā)展的核心載體,能夠實現(xiàn)海量異構數據匯聚與建模分析、工業(yè)經驗知識軟件化與模塊化、 各類創(chuàng)新應用開發(fā)與運行,從而支撐生產智能決策、業(yè)務模式創(chuàng)新、資源優(yōu)化配置、產業(yè)生態(tài)培育。

工業(yè)互聯(lián)網本質是通過構建精準、實時、高效的數據采集互聯(lián)體系,建立面向工業(yè)大數據存儲、集成、訪問、分析、管理的開發(fā)環(huán)境和應用環(huán)境,支撐工業(yè)技術、經驗、知識模型化、軟件化、復用化,以數據的有序自動流動解決復雜制造系統(tǒng)面臨的不確定性,不斷優(yōu)化研發(fā)設計、生產制造、運營管理等資源配置效率,形成資源富集、多方參與、合作 共贏、協(xié)同演進的制造業(yè)生態(tài)。
通過分析國外工業(yè)互聯(lián)網平臺架構,其核心要素包括數據采集層、管理服務層(工業(yè) PaaS)、應用服務層(工業(yè) APP)；

體系架構如圖 1 所示：

圖 1 工業(yè)互聯(lián)網平臺參考架構

數據采集層是基礎：主要通過深層次采集數據并實現(xiàn)不同協(xié)議數據基層匯聚,作為工業(yè)互聯(lián)網平臺驅動源頭,主要依賴兩方面能力。

一、依托傳感器、工業(yè)控制系統(tǒng)、物聯(lián)網技術面向設備、系統(tǒng)、產品、軟件等要素數據進行實時采集。例如,可借助智能控制器、智能模塊、嵌入式軟件等傳統(tǒng)的工業(yè)控制和連接技 術實現(xiàn)平臺對底層數據的直接集成。

二、利用以智能網關為代表的新型邊緣計算設備實現(xiàn)智能傳感器和設備數據的匯聚處理以及邊緣分析結果向云端平臺的間接集成。多類型的邊緣連接手段為 工業(yè)互聯(lián)網平臺實現(xiàn)泛在連接提供堅實支撐,豐富了工業(yè)互聯(lián)網 平臺可采集與分析的數據來源。

管理服務平臺(層)是核心：基于工業(yè) PaaS 架構,集成了工業(yè)微服務、大數據服務、應用開發(fā)等功能,媲美移動互聯(lián)網操作系統(tǒng)。

一、將云計算、大數據技術與工業(yè)經驗知識相結合形成工業(yè)數據基礎分析能力,把技術、知識、經驗等資源固化為專業(yè)軟 件庫、應用模型庫、專家知識庫等可移植、可復用的開發(fā)工具和微服務;

二、提供數據存儲、數據共享、數據分析和工業(yè)模型構成的完整工業(yè)數據服務鏈,匯聚各類傳統(tǒng)專業(yè)處理方法與前沿智 能分析工具,幫助用戶方便快捷地實現(xiàn)工業(yè)數據的集成管理和價 值挖掘;

三、構建基于工業(yè)數據服務之上的應用開發(fā)環(huán)境,提供 各類蘊含工藝知識和行業(yè)經驗的工業(yè)微服務、工業(yè)應用開發(fā)工具 以及針對應用開發(fā)運維的完善管理手段,幫助用戶快速構建定制 化的智能應用 App 并形成商業(yè)價值。

應用服務層是關鍵：

基于開放環(huán)境部署應用,面向工業(yè)各環(huán)節(jié)場景,是工業(yè)互聯(lián)網平臺服務的最終輸出。面向智能化生產、 網絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸等智能制造和工業(yè)互聯(lián)網典型應用場景,為用戶提供各類在平臺中定制化開發(fā)的智能化工業(yè)應用和解決方案。

在智能化生產中,設備預測性維護、生產工藝優(yōu)化等應用服務幫助企業(yè)用戶提升資產管理水平;在網絡化協(xié)同中,制造協(xié)同、眾包眾創(chuàng)等創(chuàng)新模式實現(xiàn)了社會生產資源的共享配置;在個性化定制中,用戶需求挖掘、規(guī)模化定制生產等解決方案滿足了消費者日益增長的個性化需求;在服務化延伸中, 智能產品的遠程運維服務則驅動著傳統(tǒng)制造企業(yè)加速服務化轉型。面向用戶實際需求的各類智能應用是實現(xiàn)模式創(chuàng)新業(yè)態(tài)創(chuàng)新的關鍵載體,推動著平臺應用生態(tài)體系的構建。

除此之外,工業(yè)互聯(lián)網平臺還包括用以支撐數據傳輸交換的網絡基礎設施,以及涵蓋整個工業(yè)系統(tǒng)的安全管理體系,這些構成了工業(yè)互聯(lián)網平臺的重要保障和支撐。

工業(yè)互聯(lián)網平臺關鍵技術體系

圖 2 工業(yè)互聯(lián)網平臺關鍵技術體系

下面詳細說明工業(yè)互聯(lián)網平臺技術體系具體內容：（有點專業(yè)）

數據采集：

數據采集是工業(yè)互聯(lián)網平臺的基礎,是實現(xiàn)制造全生命周期異構數據在云端匯聚的關鍵,主要涉及協(xié)議轉換、邊緣數據處理等技術。

協(xié)議轉換:一方面是通過 OPC、MQTT 等技術將底層多源數據 轉換為工業(yè)互聯(lián)網平臺可以接收的數據格式。另一方面是通過協(xié) 議轉換器(網關)實現(xiàn)底層工業(yè)通訊協(xié)議(MODBUS、PROFIBUS、 HART 等)的互通。

PaaS 通用功能

PaaS 是工業(yè)互聯(lián)平臺實現(xiàn)核心功能的載體,向下可以承接海量異構數據、向上可以支撐各種工業(yè)應用的開發(fā),主要涉及數據 接入、數據管理、資源管理與調度、多租戶管理等技術。

數據接入:通過集成數據模型自動識別、匹配等大數據技 術,支持結構化業(yè)務數據、時序設備監(jiān)測數據、非結構化工程數 據等多源異構數據的快速接入,形成高并發(fā)、高吞吐量的數據實 時接收能力。

多租戶管理:能夠按照計算、存儲、網絡資源池進行管理, 具備多租戶場景下動態(tài)資源調度、隔離能力,實現(xiàn)不同租戶間應 用程序運行環(huán)境的隔離以及數據的隔離,保障不同租戶間應用程 序不會相互干擾,并保證數據的保密性。

開發(fā)工具

開發(fā)工具是構建工業(yè)互聯(lián)網平臺開發(fā)者生態(tài)的基礎,各種開發(fā)工具的集成降低了開發(fā)者利用工業(yè)互聯(lián)網平臺進行工業(yè)創(chuàng)新應用開發(fā)的門檻,主要涉及開發(fā)工具集成、開發(fā)運維一體化等方面的技術。

工具集成:在云端集成命令行工具、應用程序構建整合工具 以及應用程序擴展工具等。將應用開發(fā)環(huán)境遷移到云端,從而實 現(xiàn)本地環(huán)境的輕量化,支持 C、C++、python、Java、php 等流行 開發(fā)語言。

開發(fā)運維一體化:通過在云端集成 Chef、Puppet、SaltStack 等 DevOps 框架并結合云應用拓撲、編排規(guī)范等技術提供工業(yè)應用開發(fā)、測試、維護的一體化服務,打通工業(yè)應用產品交付過程中 的 IT 工具鏈。

微服務

工業(yè)微服務是工業(yè)互聯(lián)網平臺的核心,為用戶提供面向工業(yè)特定場景的輕量化應用,主要涉及在微服務架構下的服務通信、服務發(fā)現(xiàn)等技術。

服務通信:微服務架構是一個分布式系統(tǒng),服務被部署在不同節(jié)點中,服務的交互需要通過網絡進行通信,服務通信包括同步模式和異步模式?？梢酝ㄟ^基于 HTTP 協(xié)議的 RESTful API 和 Thrift 實現(xiàn)同步模式,也可借用眾多成熟的消息系統(tǒng)實現(xiàn)異步模 式,如 RabbitMQ、ActiveMQ、Kafka 等。

服務發(fā)現(xiàn):服務間調用時需要服務發(fā)現(xiàn)機制識別各個服務動態(tài)生成和變動的網絡位置,主要包括客戶端發(fā)現(xiàn)和服務端發(fā)現(xiàn)兩 種方式?？蛻舳税l(fā)現(xiàn)由客戶端向服務注冊表查詢服務位置,并使 用負載均衡算法從返回的實例中選擇其一再向其發(fā)起調用。服務 端發(fā)現(xiàn)機制中,客戶端請求是發(fā)給負載均衡器的,由其查詢和選 擇服務實例并轉發(fā)請求。

建模及應用

建模應用是工業(yè)互聯(lián)網平臺具備工業(yè)實體虛擬映射和智能數 據分析能力的關鍵,主要涉及虛擬樣機、數據分析建模等技術。 虛擬樣機:將 CAD 建模技術、計算機支持的協(xié)同工作(CSCW) 技術、用戶界面設計、基于知識的推理技術、設計過程管理和文檔化技術、虛擬現(xiàn)實技術集成起來,以實現(xiàn)復雜產品論證、設計、試驗、制造、維護等全生命周期活動中基于模型/知識的虛擬 樣機構建與應用。

數據分析建模:利用統(tǒng)計分析、機器學習、機理建模等多種 技術并結合相應的領域專家經驗知識,面向特定工業(yè)應用場景, 對海量工業(yè)數據進行深度分析和挖掘,并提供可調用的特征工 程、分析建模等工具包,能夠快速建立可復用、可固化的智能應 用模型。

安全

安全是工業(yè)互聯(lián)網平臺可靠、平穩(wěn)運行的綜合保障基礎。工業(yè)互聯(lián)網平臺安全從數據流動路徑來看主要涉及數據接入安全、工業(yè)互聯(lián)網平臺本身安全和訪問安全等技術。

平臺本身安全:通過平臺入侵實時檢測、網絡安全防御系 統(tǒng)、惡意代碼防護、網站威脅防護、網頁防篡改等技術實現(xiàn)工業(yè) 互聯(lián)網平臺的代碼安全、應用安全、數據安全、網站安全。并建 立相應的容災方案,保證平臺能夠應對各種導致計算機系統(tǒng)失效 的意外情況以及業(yè)務應用在 7×24 小時內不間歇運行。

訪問安全:根據不同的用戶及所屬類別來限制用戶的訪問權 限和所能使用的計算機資源和網絡資源,建立統(tǒng)一的訪問機制, 防止非法訪問,提供統(tǒng)一身份認證機制,實現(xiàn)對云平臺重要資源 的訪問控制和管理,阻止未授權使用資源和未授權公開或修改數據。