1 設備聯網的意義、挑戰及分析

       1.1 設備聯網的重要意義

       設備聯網是工業制造業企業實現信息化、數字化、智能化的關鍵，也是推進工業物聯網建設的核心，通過設備聯網可推進企業在生產制造和運營等環節的有效管控，可實現設備優化利用及預測性維護、企業領導決策、運營及營銷等工作提供全方面、多維度的依據和參考。

       在生產制造方面，一是實現設備資源共享，盤活企業設備資產，提升資產利用率；二是實現設備預測性維護，縮短設備宕機時間，降低設備故障給企業帶來的生產影響；三是利用在線分發和版本控制實現生產研發和制造管理協同，加速企業設計研發。在業務運營方面，一是實現企業設計、銷售等全生命周期的管控和提高生產運營效率，優化生產流程及規避“接私活”隱患；二是結合物聯網的設備數據應用，賦能人力資源；三是實現遠程設備遠程診斷、故障處理，以及多人協同式操控；四是通過多維度設備相關數據采集和挖掘分析，實現精準營銷。

       1.2 設備聯網的問題和挑戰

       物聯網技術在工業領域的應用已成為業內焦點，但也面臨著諸多問題和挑戰。一是平臺及工控安全不可控，針對紛繁復雜的網絡環境，還缺乏可行的安全解決方案有效防御和解除攻擊；二是平臺規范和標準不同統一，盡管工業互聯網平臺迎來了“百花齊放，百家爭鳴”的局面，但各自建設的API接口、業務系統、設備網關等互通共享難，開放性、可拓展性較差；三是設備和傳感器投入成本高，物聯網系統中運行大量傳感器和、設備、網絡和存儲都是企業的消耗；四是設備和平臺請求及響應延時性比較高，用戶體驗較差，5G技術在硬件加速、平臺分布式、數據分布式等方面有一定普及和應用前景。

       1.3 本文設備聯網與工業互聯網平臺建設分析

       實際來看，設備聯網與工業互聯網平臺的建設和發展正在國家和各省區的政策制度的指引下得到一定推進，處于方興未艾的狀態，還需行業領域的領航者積極去推動整個工業互聯網的網絡、平臺、安全向前發展。對于領域內技術的創新應用、平臺的開發打造、網絡及安全的性能提升和保障等都一定程度上因可借鑒經驗少、行業領域解決方案輸出能力欠缺、中小微企業本身信息化數字化水平偏低等原因受到牽制和影響。本文結合實際區域工業互聯網平臺的建設情況，提出了一個實踐架構模型，不斷探索和試錯容錯的方式來為平臺建設提供參考，力求為區域行業領域企業提供平臺級線上＋線下的工業互聯網服務。

2 設備聯網與工業互聯網實踐架構模型

圖 1 互聯網平臺實踐架構

       基于工業互聯網平臺基礎，以平臺IIOT、IaaS、DaaS、PaaS和SaaS全覆蓋的業務和服務為目標，提出基于物聯網IOT系統的、面向電子信息行業的工業互聯網平臺實踐架構，

       見圖1，通過平臺的服務和能力積極帶動電子信息企業實現數字化、智能化管理，為大數據與實體經濟融合、企業上云提供支撐。結合工業互聯網平臺各層次相關技術，整合集成和規劃布局了平臺架構、技術、服務及應用主要包含如下：

       （1）在底層實施設備、系統、企業的上云，應用物聯網接入技術、邊緣計算技術、系統交互API等采集其（非）啞設備生產狀態等關鍵性能數據、系統核心業務數據、企業生產經營數據。

       （2）利用計算資源、云基礎設施、存儲資源，以分布式云存儲方式進行對各類數據進行匯聚存儲和備份，進一步面向數據分析等提供DaaS的關鍵數據服務。

       （3）打造PaaS運行環境及數據分析關鍵能力，利用彈性伸縮、容器編排、微服務治理、中間件構建容器和運行環境，運用行業領域機理模型、分布式技術和人工智能等構建相關技術及業務服務，提供PaaS級組件和平臺服務。

       （4）通過各類關鍵業務API接口、微服務組件，為工業生態APP提供業務及功能保障，不斷豐富和完善行業APP，并面向其行業用戶提供生產制造、管理經營等生命周期的SaaS服務。

       以工業互聯網平臺為核心依托，面向全產業鏈的企業提供工業互聯網應用服務，提升產業鏈協同與資源優化配置能力，形成行業網絡化協同、服務型制造新模式，樹立行業標桿，加速推進企業工業化轉型升級和創新發展。本文設備聯網系統的核心業務及技術分析如下：

       （1）微服務架構及大數據分析模型。以微服務技術架構作為PaaS物聯網平臺服務端系統實現，充分、便捷地支持設備及業務數據在申請和授權下可以快速進行上下行操作，加速用戶和開發者對其設備或數據的管理及研究。同時也為物聯網系統業務二次開發和快速構建定制化、個性化APP提供有力保障。集成和構建大數據機器學習、深度學習算法組件，通過設備歷史／實時數據進行有效的ETL后，開展訓練學習和預測分析工作，進一步豐富行業領域設備算法機理模型提供支撐，加速企業對設備相關業務的智能化管理。

       （2）工業物聯網網關。支持邊緣計算功能，視頻H265壓縮算法、GPS＋北斗雙模定位技術、全網通4G網絡等。支持CAN、RS485、IO總線等數據采集方式，實現藍牙和Wi－Fi無線信號傳輸；支持智能電源管理，提供低功耗休眠管理功能；內嵌JavaScript引擎支持定制化應用的開發。適用于作業現場采集數據的網絡接入和網絡遠端控制指令的轉發，支持對智能終端硬件進行遠程調試、升級和測試等操作。

       （3）規則引擎。物聯網規則引擎可高度定制和配置的數據組件，用于復雜的事件處理。使用規則引擎可以過濾，增強和轉換由物聯網網關傳入的消息，同時還可以觸發各種聯動操作，如通知或與外部系統通信。

       （4）時間序列數據庫。時序序列數據庫通過使用特殊的存儲方式，可高效存儲和快速處理海量時序數據，相對于關系型數據庫，其存儲空間可減半，查詢速度極大提高。本文以區域工業互聯網建設為核心，整合和開發物聯網IoT系統，以微服務開放架構，打造建設PaaS層數據采集和分析、大數據模型組件、應用管理環境、APP快速開發接口與組件，并面向企業、開發者提供SaaS層的綜合業務服務，面向行業領域、企業和用戶初步實踐發現，已基本具備可行、可復制和可推廣的能力和支撐保障。

3 結語

       工業互聯網平臺及設備聯網建設的初衷和使命就是基于IIOT、IaaS、PaaS、SaaS等相關技術和理念研究和應用，不斷打造和完善面向區域行業的、覆蓋全技術層次和全生命周期業務流程的工業互聯網平臺，以微服務、開放開發、機制模型、工業APP等多種技術和形式，提供網絡協同、個性定制等綜合服務。后續將依托設備聯網，結合工業信息安全、標識解析的研究和應用，一是進一步研究、開發平臺級技術和應用服務，保障和提升用戶體驗；二是大力發展平臺—網絡—安全協同、配套的能力建設和應用，為打造可用好用的工業互聯網平臺提供支撐。

來源：工業互聯網前線