基于工業互聯網平臺參考架構、核心功能與應用價值研究

徐迪

（永高股份有限公司信息中心，浙江 臺州 318020）

0 引言

就目前全球現狀來看，幾乎所有的全球制造業正在逐漸地從數字化階段轉向網絡化階段且轉變速度很快，并且隨著相關專家學者所提出工業互聯網這一概念，其逐漸成為全世界的熱點與焦點，諸如美國，德國等發達國家紛紛把工業的風向標指向工業互聯網，將其作為重要的戰略發展目標，并且自主地研發出一套屬于自己的工業互聯網相關架構，對其國家的工業發展起到了一定的促進作用。而我國的相關企業對工業互聯網的研究并不落后，奮起直追，同時也取得了一些令人驕傲的成果，如阿里巴巴研發出了阿里云-ET工業大腦工業互聯網架構、華為研發出了華為-OceanConnectIoT工業互聯網架構以及海爾研發出了海爾-COSMOPlat工業互聯網架構等一系列優秀的工業互聯網架構體系。綜上所述，我國強大的國力可以支持工業互聯網的相關發展，并且具有一定的相關基礎和優勢，但是與發達國家較為完善的架構體系相比還具有一定的差距。

世界眾多的專家學者紛紛投入到工業互聯網的體系架構研究中去，并取得一系列豐碩的成果，美國的工業互聯網聯盟設計了一種系統架構，從而解決了位置感知、計算分配以及相關資源管理的常見系統問題[1]。Jasmin[2]等人提出了一種包括工業設備等結構的通用架構。我國國家工業信息安全研發中心在做了相關調研后提出了適合我國國情的工業互聯網發展戰略安排[3-5]，而我國的工業互聯網發展聯盟同樣也提出了一種工業互聯網平臺體系架構，深入淺出的闡述了互聯網工業架構對企業的相關幫助[6]。而我國學者也對工業互聯網的相關研究投入了大量的時間，王喜文[7]分析了美國和德國的工業互聯網特點，分別是注重服務以及衍生兼職和同時抓服務以及生產，而李廣乾[8]的觀點是我國應該重視工業互聯網的相關體系建設，國家相關領導人以及部門應盡快將工業互聯網的建設納入制造計劃中，同時將工業互聯網作為深化企業改革以及國家互聯網發展的主要目標，王峰[9]將工業互聯網劃分成三種類型，其劃分標準為平臺服務的對象以及所研究方法等。

1 工業互聯網的整體架構設計

平臺框架如圖1所示。

圖1 工業互聯網平臺的基本架構

（1）第一層為基礎設施層，它是工業互聯網的重要基石與基礎設施，一般主要是由IT基礎建設上為平臺所專門搭建的，其主要是為平臺層（PaaS）及其相關配套設施的相關功能運行以及不同功能及服務提供高性能的計算以及存儲功能。

（2）平臺層（PaaS）的構造較基礎設施層（IaaS）的構造較為復雜，應用全生命周期服務環境與工具主要為企業提供應用開發與部署以及應用運行與優化等服務，工業微服務庫主要由人機物法環工業全要素，微組件及微服務組成，IT微服務庫主要由數據庫。算法以及相關中間件組成，工業大數據管理主要由預處理、存儲。分析、挖掘以及可視化等操作組成，開放資源接入與管理主要由資源連接與工業資源調度和管理組成，而最后的IT基礎資源調度與管理則由一些基本的基礎建設設施。資源調度以及運維管理等組成。主要是由該企業的相關平臺商以及各類服務器的服務商提供相關的服務，共同來建設維持的，作用與“操作系統”相類似，對整個系統的順利運行起著非常重要的作用。

（3）應用層（SaaS）是整個工業互聯網發展的結晶，這一層的應用就比較實際化，如相關企業定制的APP以及相關不同行業定制的APP、產品生命周期管理相關應用APP，經營管控相關應用APP以及產業鏈運營相關應用APP等一系列專業化定制的APP組成。

2 工業互聯網的核心功能

工業互聯網平臺應至少具備以下四個方面的核心功能：

圖2 工業互聯網

（1）分布式IT資源調度與管理，應該通購買、租聘等各種方式建設與企業工業互聯網相關的云基礎設施，通過各種不同的虛擬化技術來實現對計算等IT資源的統一管理。

（2）針對工業資源泛在連接與優化配置，簡單來說就是推進工業化資源的數據可視化后在進行二次操作，從而達到對企業的資源的管理等目的。工業資源的連接與調用過程如圖3所示。

圖3 工業資源的連接與優化配置

（3）針對工業大數據管理與挖掘，此特點旨在建立一個數據信息共享，并且以各種數據為基礎建設一個成熟可靠的工業互聯網體系。基于工業大數據管理構建微服務及微組件的過程如圖4所示。

圖4 工業大數據管理的微服務及微組件構造

（4）針對微服務供給、管理與迭代優化，應該支持各提供商針對不同類的工業互聯網微服務的組建，除此之外應該鼓勵各企業針對自己的平臺建立登錄以及注銷等基礎操作，最后應該讓各服務商結合企業的真實使用情況對其進行相關的優化迭代操作。基于平臺進行微服務發布與迭代優化的過程如圖5所示。

圖5 平臺的微服務發布調用與迭代優化

3 工業互聯網平臺的應用價值

成熟的工業互聯網平臺的成熟結構體系的建立，可降低企業的各種成本，從而令企業更快速地獲利。并且合理有效地分配IT資源可以使企業進行更高效地生成活動，極大的降低了各方面的成本，應該合理分配資源，高效利用資源的目的。其中具體的應用價值主要包括：

（1）保證相關工業網絡的連接性、傳輸型以及安全性，工業互聯網的網絡安全問題主要在于整個互聯網平臺堆棧基礎的相關設備以及不同專業操作的安全性，總而言之，整個互聯網的核心就圍繞這些操作，特別是對網絡安全性的相關操作，在互聯網還不發達的年代，往往多種連接方式要么是無法實現的，要么是各種成本過高，而互聯網高效地解決了這個問題，并為以后工業互聯網的智能發展打下了牢固的基礎。

（2）工業互聯網具有一項特別關鍵且有決定意義的功能，就是在數據的使用上超越了SQL數據庫中的架構化數據，并且能夠充分的利用非結構化如視頻，社交相關數據，以及半數據化數據例如一些時間序列數據，最終工業化互聯網平臺能夠將這些數據統一成一個數據模型，這些對數據的處理功能是非常重要的。

（3）云計算在工業互聯網領域中所占的比例是非常大的，在交付時，無論通過直接交付還是間接交付都需要通過云合作伙伴，比較常見的云合作伙伴在國外一般都是Amazon AWS，國內一般多用華為云或者阿里云，此時需要合作伙伴與供應廠一起構建一套基礎架構服務，以保證虛擬化的計算資源如網絡、服務器、數據中心等其他部分的安全性。

（4）工業互聯網應該包括必要的工具，此工具的主要目的是用來創建新的基于API的整合應用程序，可以高效地將整個網絡平臺上的各個環節結合起來，除此之外還需要其具有較好的遷移性，比如能夠較好較快地將舊的應用搬遷到新的應用上。

（5）工業互聯網市場最明顯的趨勢就是多家服務商的戰略定位的變遷。其主要原因是相關企業自己在尋找一條提升整個業務的道路，而不是提升某個具體模塊的能力，在這種行情下，就需要大多數服務商提供一種現拿現用的應用程序，用來解決大多數企業對待特定的技術難點。

（6）現如今大多數的平臺商以及供應商正在周圍建立起一套生態模型，比如有些企業追求的是一種獨立的應用架構體系，平臺商也希望如此，因為這樣就能夠獲取相關市場一部分的市場份額。在應對工業互聯網這種大環境時，利用工業互聯網領導產業轉型是一個不錯的選擇，除此之外相關組織應該積極地持續追蹤工業互聯網行業的實時行情，因為此行業的發展必定是一個長久的趨勢，在以后肯定會有優勝略汰，弱肉強食這種現象的發生，此時需要相關部門緊盯行情，以應對不同的緊急情況產生，構建工業互聯網體系的同時也應該同時構建智能互聯產品，以此來提升客戶的使用體驗，最重要的是要與專業的工業互聯網服務商合作，因為企業與其技術上是相輔相成的。

4 結語

本文針對工業互聯網的整體架構設計、工業互聯網的核心功能以及工業互聯網的應用價值這三個方面做了相關的闡述，為我國后續的相關工業互聯網研究奠定了理論基礎。