工業互聯網平臺間數據開放共享研究

朱永偉

工業互聯網是制造強國和網絡強國的重要基礎，習近平總書記強調，“要深入實施工業互聯網創新發展戰略，系統推進工業互聯網基礎設施和數據資源管理體系建設，發揮數據的基礎資源作用和創新引擎作用，加快形成以創新為主要引領和支撐的數字經濟。”數據依托平臺在工業生產中發揮更大的價值，通過工業互聯網平臺應用下沉到實際生產過程中，實現工業企業從以經驗判斷為主的生產方式，逐漸變為數據輔助下的科學判斷為主的生產方式。數據驅動的工業互聯網平臺增加了工業企業內外合作的機會，突破傳統制造業的時間、空間界限，使得協同設計、協同供應、協同制造、協同服務、協同創新等新模式不斷涌現。

一、現狀和問題

（一）平臺發展現狀

我國已經成為工業互聯網發展最快的國家，從中央到地方各級政府積極推進工業互聯網平臺培育，通過政策引導、資金支持、試點示范、宣傳推廣等工作，全面部署推進工業互聯網平臺建設。產業界積極構建工業互聯網平臺，制造企業、自動化企業、ICT企業、互聯網企業積極響應，逐步形成推進合力，圍繞政策引導、平臺建設、工業APP培育、企業上云、生態構建等方面開展了大量的工作。

相對于傳統的OT和IT技術，工業互聯網平臺建設復雜程度更高，面臨著技術、人才、資金、商業模式、應用推廣等眾多的挑戰，尤其在平臺數據的能力上存在較大的缺陷，平臺對工業知識、解決方案、機理模型、APP、工業歷史數據等沉淀遠遠不足，但充分認識到工業互聯網平臺的基礎資源作用和創新引擎作用，將優化提升工業互聯網資源管理能力作為拓展“智能+”，賦能制造業轉型升級的重要舉措。

（二）平臺數據現狀

新一代信息通信技術的發展驅動制造業邁向轉型升級的新階段——數據驅動的新階段，工業互聯網平臺以數據為驅動，整合社會化資源，數據的交互、流通推動傳統以業務流程為基礎的單向價值鏈條向價值網絡過渡，促進各類主體能夠基于平臺進行網絡化協同。

工業互聯網平臺重點數據分成三類：第一類是工業互聯網平臺基本信息，比如平臺服務商基本信息、平臺數據規模、服務行業領域、平臺開發者等信息，這些數據開放共享有利于平臺服務商宣傳推廣，擴大平臺生態圈和知名度，讓更多的工業企業有針對性的選擇工業互聯網平臺，第二類是工業互聯網平臺服務能力信息，包括工業軟件、工業機理模型、工業APP、行業解決方案、微服務、服務案例、工業資源池等，能力數據沉淀越多、使用越廣泛，工業互聯網平臺價值越高，對行業生態發展影響越深刻。第三類是工業互聯網企業服務性數據，比如財務、資產、人事、供應商等數據，這些數據在應用企業信息化建設過程中陸陸續續積累起來，表現了一個工業企業的經營要素和成果。圍繞企業生產過程中積累的數據，包括原材料、研發、生產工藝、半成品、成品、售后服務等。環境類數據，包括布置在機床的設備診斷系統，庫房、車間的溫濕度數據，以及能耗數據，廢水廢氣的排放等數據。這些數據對工業生產過程中起到約束作用。從目前的數據應用情況看，經營類數據利用率最高，生產性數據和環境類數據相比差距比較大。從未來數據量來說，生產線數據在工業企業數據中的占比將越來越大，環境類數據也將越來越多樣化。

（三）存在的問題

工業互聯網為我國企業帶來了換道超車的巨大機遇，同時也在數據管理和保護領域提出了種種挑戰。使得平臺數據治理問題逐漸暴露出來。近年來，以工業龍頭企業、ICT企業和互聯網企業基于各自優勢，從不同層面與角度搭建了工業互聯網平臺，均有迅速擴張的趨勢，將帶來兩方面影響：一是平臺優劣混雜和不規范經營問題，各式各樣的工業互聯網平臺野蠻生長，導致市場內平臺良莠不齊，工業企業缺乏對平臺的鑒別能力，中小企業不具備與平臺抗衡的能力，容易在惡性競爭的環境中遭受損失。二是加劇工業互聯網平臺惡性競爭和數據壟斷隱患。由于互聯網平臺集聚性特點，平臺網絡價值將以用戶數量指數的速度增長，通常會最終形成寡頭市場，或會產生平臺不正當競爭行為，而工業數據關系到國家命脈，一旦工業數據由寡頭平臺壟斷，將為政府治理埋下隱患。

同時，眾多中小工業互聯網平臺發展初期急需資源互補合作，大多數平臺能夠掌握的數字化、軟件化、模型化的制造資源不夠豐富，能夠在平臺上進行模塊化部署的制造能力有限，無法形成大規模應用。由于工業各行業之間差距較大，工業互聯網各自發展的趨勢明顯，依托傳統行業劃分，形成各自為陣的煙囪式發展模式，或會阻礙未來形成開放共享的工業操作系統。平臺企業獲取跨行業、跨領域數字化制造資源和模塊化制造能力難度大、成本高，平臺間即便在數據共享方面有共識，但實踐過程中也缺乏可行路徑和有效機制。

二、主要方案

為了促進工業互聯網平臺良性發展，平臺數據共享是前提也是難點。為此，我國應發揮制度優勢，加強政府引導和政策支持，建設公共支撐服務體系，發揮第三方公共服務的中立作用，建立數據信任機制和開放共享商業模式，促進平臺間數據資源互補協同，推動各類平臺將可共享的工業模型、微服務組件、工業APP等數據資源向公共支撐平臺匯聚和共享利用，促進供應鏈、產業鏈和生態鏈優化，發展新模式、新業態，完善工業互聯網平臺生態。

通過建立第三方中立的數據開放共享平臺，打通工業互聯網平臺間信息壁壘，將平臺連接的基礎數據、平臺能力數據、平臺服務數據進行分級分類管理，建成覆蓋工業知識庫、模型庫、組件庫、案例庫和平臺服務數據的工業大數據資源池，促進平臺間數據可信、共享利用與資源協同，解決工業數據壟斷隱患。

（一）總體架構

工業互聯網平臺目前還處于快速發展階段，各平臺數據格式不規范、標準不統一，仍是目前項目建設的難題，通過定義接口標準、搭建數據信任體系、開發數據采集工具、完善數據信任體系、促進數據共享管理，形成一套完整的第三方中立的工業互聯網數據開發共享平臺（如圖1所示），實現工業互聯網平臺平穩有序、安全可靠實現共享開放。

（二）實現方法

1、數據接口定義

以國家支撐的試點示范平臺為樣本，重點圍繞平臺基礎數據、平臺運行數據、平臺數據資源模型、平臺設備數據（如表1所示）、平臺應用優化數據等，聯合平臺服務商、工業企業制定工業互聯網平臺數字資源的管理標準和技術標準，規范和促進工業互聯網平臺數據資源的開放和共享。

通過Kafka分布式消息系統實現接口規范落地，解決異構平臺間數據交互共享存在的耦合、數據冗余、擴展性、峰值處理、緩存等系列問題，工業互聯網平臺數據生成到本地文件系統，作為Kafka生產者的數據源，數據生產的方式可以使用Kafka腳本或者API編程的方式實現。

2、數據信任體系搭建

工業互聯網平臺之間由于存在利益關系，導致平臺之間信息不能互通、不能信任，增加了數據共享成本，提升了信息協同的難度。區塊鏈技術是促進平臺間數據信任的有效手段之一，通過區塊鏈實現智能合約構建、價值流轉、數據互信、APP/工業機理模型等資產確權，為平臺間信任共享提供基礎。區塊鏈分成三個層次：底層通過SQL 和 API 的接口為上層應用場景提供區塊鏈基礎服務的功能；中間是平臺組件模塊層，在底層之上構建高可用性、可擴展性的區塊鏈應用組件，其中包括共享賬本、鑒證服務、共享網絡、持久化引擎等多個模塊，集成相關領域的基礎產品功能。 應用服務層向工業互聯網平臺服務商的提供可信、安全、快捷的工業互聯網平臺數據信任體系（如圖2所示）。

3、數據采集工具開發

數據采集處理是服務體系獲取工業運行數據資源的主要橋梁，開發形成實時數據接口模塊、離線批量數據接口模塊、開放API接口模塊等系列數據采集工具，通過微量改造，快速支持工業互聯網平臺接入（如圖3所示）。

采集工具集成工業互聯網平臺常用的接口協議，如Kalfka， RestAPI等主流接口，同時支持Hippo，RabbitMQ等組件，提供了擴展性。通過二次研發，增強了整個接口的適配性以及易用性。實時數據、流數據通過實時接口模塊，實現數據的自動采集。針對離線批量數據接入，平臺支持FTP、SFTP、HTTP 協議等模式；也支持oracle、mysql、postgresql等關系型數據庫接入。

4、數據共享管理

數據共享管理主要分為三個部分，一是技術標準，包括運行數據、微服務、行業知識等數據共享的技術規范。對數據開放共享平臺的監控模式和監控數據進行建模和規范化，構建平臺監控體系，形成監控流程建模規范、數據建模規范、數據交換接口規范、監控分析規范、健康診斷與反饋規范等。在沉淀的工業互聯網數據的基礎上，分析和挖掘新知識，支持知識的表達、存儲和重用。二是數據調用約束，進入工業大數據管理服務體系中的主體，包括工業企業、工業互聯網平臺、行業組織及科研院所等，需同意與體系中其他主體共享數據，如對方不存在不正當競爭行為，則不能以數據安全或產權保護等理由阻止其他主體調用體系中共享的工業數據、機理模型、微服務組件、工業應用等。三是商業模式，以公共服務為基礎挖掘自身造血能力，提供增值服務，具備公共屬性的免費服務，面向全社會提供信息匯集、搜索、供需對接等服務，和面向政府提供的運行數據服務。具有商業價值的增值服務，包括面向平臺提供的高價值定制服務，面向行業提供更精準的咨詢服務，以及面向政府提供的宏觀分析報告等。

三、總結

工業互聯網數據開放共享平臺總體上處于探索階段，平臺能夠掌握的工業資源不夠豐富，能夠在平臺上進行模塊化部署制造資源的能力有限，無法形成規模效應。因此，政府和市場需要探索新的技術方案、服務模式和商業機制，推動數據按需流動，以應用價值牽引平臺建立新型合作模式，促進跨平臺數據開放和共享，營造平臺協同有序發展環境。

作者單位：國家工業信息安全發展研究中心