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摘要：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和智能制造的重要基石，已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略。構(gòu)建企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，核心是平臺(tái)，如同一個(gè)智能體的心臟，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是系統(tǒng)建設(shè)的核心，用于匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)向工廠各處輸送活力。而在平臺(tái)建設(shè)中，邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用以及邊緣與云端功能的分擔(dān)是一個(gè)重要的話題。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；邊緣計(jì)算服務(wù)；云中心

Abstract: The industrial Internet, which has been a national strategy, is the key support of the new industrial revolution and an important cornerstone of smart manufacturing. To construct a platform in the enterprise industrial Internet, the key point is the platform, which is similar to the heart of an agent. The platform isused to gather, process and prepare data, and drive information to any corner of the factory. In the construction of platform, the application of edge computing technology and the sharing of edge and cloud functions are still important topics.

Key words: Industrial internet; Big data; Edge computation service; Cloud center

1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的突破口

2015年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中國(guó)制造2025》，圍繞先進(jìn)制造和高端裝備制造，前瞻部署重點(diǎn)突破的戰(zhàn)略領(lǐng)域，描繪了未來(lái)三十年建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的宏偉藍(lán)圖和梯次推進(jìn)的路線圖，是一份總的行動(dòng)綱領(lǐng)文件；2015年7月，國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)，提出了“充分發(fā)揮中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)由消費(fèi)領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域拓展，加速提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，增強(qiáng)各行業(yè)創(chuàng)新能力，構(gòu)筑經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)和新動(dòng)能”；2016年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出：制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)；2017年11月，國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》正式發(fā)布，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的重要基石”，明確提出“構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全三大功能體系，增強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)供給能力。”并明確了與《中國(guó)制造2025》三步走相適應(yīng)的一系列發(fā)展目標(biāo)，至此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上升為智能制造國(guó)家戰(zhàn)略。

2018年年初，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高峰論壇在北京舉行。時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理、國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)馬凱出席會(huì)議并發(fā)表了重要講話，指出：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和智能制造的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，促進(jìn)制造資源泛在連接、彈性供給和高效配置。推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新模式、生產(chǎn)方式、組織形式、商業(yè)范式的深刻變革，和全球工業(yè)生態(tài)體系的重構(gòu)迭代和全面升級(jí)?！?/p>

今年兩會(huì)報(bào)告，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被寫入了總理的政府工作報(bào)告，明確指出：“實(shí)施重大短板裝備專項(xiàng)工程，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，創(chuàng)建‘中國(guó)制造2025’示范區(qū)。”

2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的智能體

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念首先由GE提出。在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——打破智慧與機(jī)器的邊界》中，GE以航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期管理為例，闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的三個(gè)關(guān)鍵要素，即：智能機(jī)器、高級(jí)分析和工作中的人?？梢哉J(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)流、硬件、軟件和智能的交互。

為了搶占工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制高點(diǎn)，跨國(guó)企業(yè)巨頭進(jìn)行了大量的投入，不僅在技術(shù)概念的研究、商業(yè)模式的設(shè)計(jì)上占據(jù)了話語(yǔ)權(quán)，同時(shí)利用先發(fā)優(yōu)勢(shì)，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，最具代表性的是：GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Predix，Siemens基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的智能系統(tǒng)，它是OT（Operation Technology）和IT（InformationTechnology）深度融合的產(chǎn)物，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)整體，當(dāng)前時(shí)髦的信息技術(shù)，都在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)大框架之下?！眹?guó)家信息化專家咨詢委員會(huì)常務(wù)副主任周宏仁說(shuō)到。

企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及到下列產(chǎn)品制造和企業(yè)運(yùn)營(yíng)要素：

（1）裝備是工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的基本單元，感知環(huán)境、生成數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令、精準(zhǔn)控制；

（2）互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、透明的傳遞數(shù)據(jù)、輸送信息；

（3）用于匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的平臺(tái)，并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)向工廠各處輸送活力；

（4）工業(yè)APPs遍布工廠自下而上的每一個(gè)角落，表達(dá)控制邏輯、傳遞決策指令；

（5）模型描述是控制和決策的基礎(chǔ)，支撐決策中樞，人工智能技術(shù)應(yīng)用取決于模型。

企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)由模型、軟件、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)裝備組成的復(fù)雜的完整的智能系統(tǒng)，而其中數(shù)據(jù)就像智能體的“血液”一樣，貫通肢體到中樞，是智能體產(chǎn)生活力的源泉。

3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要以數(shù)據(jù)為中心

3.1　現(xiàn)存系統(tǒng)架構(gòu)中數(shù)據(jù)的流動(dòng)方式

通常，制造企業(yè)都擁有多個(gè)、不同時(shí)期投入、不同IT公司提供的獨(dú)立開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，這些軟件都有自己獨(dú)特的理念、青睞的供方以及專門的系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程，除了技術(shù)發(fā)展的限制外，為了不影響在線系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)，最簡(jiǎn)單的辦法是：在多個(gè)低層級(jí)系統(tǒng)之上（或多個(gè)系統(tǒng)之外）構(gòu)筑一個(gè)新系統(tǒng)，將所有低層級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照既定的需求處理后上傳，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并開(kāi)發(fā)跨系統(tǒng)的應(yīng)用功能，由此造就了系統(tǒng)層次不斷增多，架構(gòu)復(fù)雜（如圖2所示）。

大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)時(shí)，需要大量的時(shí)間精力（30%-40%）來(lái)處理數(shù)據(jù)交互的問(wèn)題，包括：通訊規(guī)約、電文格式等；為了保持設(shè)備日常正常運(yùn)轉(zhuǎn)，企業(yè)需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力去處理、傳達(dá)和交換信息，非常低效。

·  數(shù)據(jù)逐級(jí)上傳，以滿足上層管理和決策特定目標(biāo)需求；

·  數(shù)據(jù)樣本是根據(jù)既定目標(biāo)進(jìn)行選擇并處理后進(jìn)行傳輸?shù)模?br/>

·  大量原始數(shù)據(jù)的微觀屬性價(jià)值被過(guò)濾而不復(fù)存在；

·  同級(jí)或周邊系統(tǒng)無(wú)法直接分享數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過(guò)上位系統(tǒng)周轉(zhuǎn)；

·  數(shù)據(jù)樣本多用于已經(jīng)在設(shè)計(jì)之初就明確的單一目的，數(shù)據(jù)價(jià)值未充分發(fā)揮；

·  上位系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)的決策以非實(shí)時(shí)的方式逐級(jí)下達(dá)并執(zhí)行。

  通過(guò)對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)和功能的重構(gòu)，一個(gè)重要的外在特征是系統(tǒng)更加扁平化。

3.2　數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)重要性日益凸顯

在過(guò)去若干年信息系統(tǒng)建設(shè)中，由于受到技術(shù)、管理、認(rèn)識(shí)等多種因素的限制，往往不會(huì)刻意去區(qū)分兩類業(yè)務(wù)，在已經(jīng)建設(shè)的系統(tǒng)中，除了流程型業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)之外，也有大量的數(shù)據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)，彼此緊密地交織在一起，這種方式可以保障在有限數(shù)據(jù)樣本情況下，滿足特定的計(jì)算需求；其不足在于數(shù)據(jù)樣本選擇是事先確定的而且是固化在程序中，無(wú)法靈活方便地進(jìn)行調(diào)整。

這兩類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是同源的，但對(duì)數(shù)據(jù)處理所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域又不同，流程交易類服務(wù)主要是實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)的系統(tǒng)則是對(duì)量大、面廣的數(shù)據(jù)做批處理，兩者相輔相成、交織并存。但必須看到，支撐兩類業(yè)務(wù)運(yùn)行的技術(shù)和平臺(tái)配置要求有很大的不同，源自對(duì)數(shù)據(jù)樣本獲取和使用的原則和方法不同，同時(shí)，在實(shí)踐中，還要考慮既要減少對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的干擾，又要增強(qiáng)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

隨著大數(shù)據(jù)的概念日益被接受，技術(shù)日臻成熟，使得打造一個(gè)專門從事數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的平臺(tái)環(huán)境具有了技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也使得在一個(gè)專門的大數(shù)據(jù)平臺(tái)上更多的運(yùn)用數(shù)據(jù)成為可能，所以，將重要的、業(yè)已存在的數(shù)據(jù)服務(wù)型任務(wù)剝離到數(shù)據(jù)平臺(tái)上運(yùn)行不僅可能，而且必要；特別是在企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，可以方便地獲取數(shù)據(jù)、靈活地使用算法工具、甚至“天馬行空”式的在數(shù)據(jù)中耕耘，有助于企業(yè)知識(shí)的積累，有可能通過(guò)大量、多源時(shí)空數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)更多的價(jià)值。

4　平臺(tái)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，平臺(tái)是“心臟”，是企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)的中心匯聚點(diǎn)，匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息輸送到工廠各處，產(chǎn)生活力。必須構(gòu)建一個(gè)能使所有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的平臺(tái)。在此平臺(tái)上，信息的傳遞不再是上下節(jié)點(diǎn)的傳遞關(guān)系，而是全流程的信息打通，所有信息流和任務(wù)流都通過(guò)這個(gè)中間平臺(tái)交互，讓信息傳遞平臺(tái)化。平臺(tái)上任何一個(gè)工作節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)上的去中心化和系統(tǒng)扁平化，每個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備可以被視作可提供不同復(fù)雜程度的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)化。

4.1　基于工業(yè)互聯(lián)的企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)

參照美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIA）提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)（圖2），將系統(tǒng)分為三個(gè)層級(jí)，分別為：邊緣級(jí)、平臺(tái)級(jí)、企業(yè)級(jí)。

這個(gè)參考架構(gòu)明確定義了各層級(jí)的功能、技術(shù)特征，同時(shí)較好地闡述了此架構(gòu)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)（業(yè)務(wù)域）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.2　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)成

當(dāng)我們討論制造裝備時(shí)，有兩個(gè)不同的考慮視角，從智能制造而言，關(guān)注裝備智能化問(wèn)題；從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度，則將裝備視為產(chǎn)生數(shù)據(jù)的邊緣裝置，討論裝備對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響。
企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中首先要解決的一個(gè)最重要問(wèn)題是：數(shù)據(jù)采集和接入，這是與社會(huì)互聯(lián)網(wǎng)的最大區(qū)別所在，也是GE、Siemens等不將自身的平臺(tái)簡(jiǎn)單定義為一個(gè)云端平臺(tái)的重要原因。

（1）現(xiàn)場(chǎng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入與可靠傳輸企業(yè)大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的區(qū)別主要不在于數(shù)據(jù)量大，而在于數(shù)據(jù)多源。建設(shè)企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采
集上要關(guān)注數(shù)據(jù)全樣本的收集，其特征體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的多源、多維度、多結(jié)構(gòu)、多尺度。

根據(jù)對(duì)鋼鐵制造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際系統(tǒng)現(xiàn)狀分析，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)歸類如圖3所示。

·  大量的多源、多時(shí)空尺度、多采樣周期時(shí)序數(shù)據(jù)構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)數(shù)據(jù)的主體；

·  眾多非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如：工業(yè)電視、特殊儀表等；

·  未來(lái)，會(huì)有大量的來(lái)自移動(dòng)終端的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議規(guī)范也各不相同，包括：232、485、104、OPC協(xié)議，TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)庫(kù)DB-LINK等。

（2）邊緣計(jì)算資源的有效利用

為了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)歸一化處理，同時(shí)兼顧計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行缘?，形成云端和邊緣?jì)算資源的合理和優(yōu)化配置，既保留數(shù)據(jù)的原始屬性，又避免無(wú)謂的網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)和計(jì)算資源開(kāi)銷，需配置數(shù)據(jù)采集區(qū)域服務(wù)器資源。

（3）云端數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

大數(shù)據(jù)平臺(tái)的核心是面向不同數(shù)據(jù)類型的分布式存儲(chǔ)，以及在存儲(chǔ)之上搭建的分布式并行計(jì)算框架，通過(guò)內(nèi)嵌豐富的算法包，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析。對(duì)下，提供面向多元數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入方式，使外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能方便地接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；對(duì)上，提供面向復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的多樣化展示方式，滿足更高的數(shù)據(jù)可視化需求。
大數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)按微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)可分拆、可裁剪，可按模塊化方式進(jìn)行獨(dú)立部署，系統(tǒng)可伸縮性，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以根據(jù)需求選擇對(duì)應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行非全量部署，降低了對(duì)硬件資源的要求。對(duì)于部分非關(guān)鍵性應(yīng)用，如果無(wú)需分布式存儲(chǔ)和處理的要求，甚至單服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部署。

除了與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、展示等必備的功能之外，平臺(tái)還需要配備必要的數(shù)據(jù)分析軟件和工具，以便于用戶方便地用于數(shù)據(jù)的分析。

某些功能既可以在邊緣端實(shí)現(xiàn)，也可以在云端實(shí)現(xiàn)，取決于具體需求和資源配置情況。重要的是：系統(tǒng)要提供便捷的功能配置工具，使得云端與邊緣端功能分擔(dān)的配置可以靈活實(shí)現(xiàn)。

（4）云端與邊緣功能配置與協(xié)同
如前所述，平臺(tái)的功能是匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息輸送到工廠各處，產(chǎn)生活力。

有些功能可以配置在云端，也可以部署在邊緣，這主要視具體需求而定，需要在設(shè)計(jì)中提供一個(gè)便捷的技術(shù)手段，靈活地加以處理，所以，作為平臺(tái)的兩極，邊緣與云端同時(shí)存在，構(gòu)成一個(gè)整體，按照具體需求進(jìn)行最優(yōu)的功能分擔(dān)設(shè)計(jì)和配置，將成為企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建的一個(gè)非常重要的問(wèn)題（如圖5所示）。

區(qū)域服務(wù)器的首要任務(wù)是對(duì)上述所有數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使之按照預(yù)先定義的格式歸一化，并按照標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上傳大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

另外，視不同場(chǎng)景和需求，區(qū)域服務(wù)器還可以承載更多的可以在數(shù)據(jù)上傳云端之前需要完成的許多必做的技術(shù)處理。至于具體在邊緣完成還是在云端進(jìn)行，一個(gè)重要的原則是：能夠在邊緣進(jìn)行的工作，不要配置在云端。

5　企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

5.1　區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)據(jù)采集采取區(qū)域匯聚原則

即某制造工序的所有數(shù)據(jù)均由本區(qū)域配置的數(shù)據(jù)服務(wù)器統(tǒng)一匯聚處理，從而可以在區(qū)域確保數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性、確保數(shù)據(jù)基礎(chǔ)模型的一致性。

首先按照廠部配置，如果一個(gè)廠部范圍由于產(chǎn)線多、數(shù)據(jù)復(fù)雜等因素，單臺(tái)服務(wù)器無(wú)法滿足，可按照相同標(biāo)準(zhǔn)配置第二臺(tái)，數(shù)據(jù)接入可按照產(chǎn)線（工序）來(lái)劃分，原則是同一產(chǎn)線的相關(guān)數(shù)據(jù)接入同一臺(tái)服務(wù)器，以便數(shù)據(jù)模型的管理。

區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器的配置原則

盡可能采用相同的標(biāo)準(zhǔn)配置所有區(qū)域的數(shù)據(jù)服務(wù)器，包括硬件、軟件和功能，從而降低個(gè)性化開(kāi)發(fā)的成本，便于擴(kuò)展和維護(hù)。

區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件配置

數(shù)據(jù)采集采用寶信iCV軟件實(shí)現(xiàn)，iCV具備先進(jìn)可靠、具備眾多功能和對(duì)系統(tǒng)接口，能夠提供一體、可靈活配置、實(shí)施簡(jiǎn)便的開(kāi)發(fā)環(huán)境；

高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)iHyperDB實(shí)現(xiàn)，通過(guò)配置建立好連接方式及存儲(chǔ)參數(shù)后，所有選定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中并作為原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，關(guān)系型數(shù)據(jù)采用開(kāi)放式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)如MYSQL等進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

數(shù)據(jù)處理、匹配、管理采用iBatchCube軟件，可以將基礎(chǔ)自動(dòng)化原始數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則形成與生產(chǎn)相關(guān)的批次數(shù)據(jù)。

配置ETL引擎，以便從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表中抓取數(shù)據(jù)，如過(guò)程計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)。

5.2　數(shù)據(jù)服務(wù)功能構(gòu)成

利用區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器的邊緣計(jì)算能力和軟件工具，對(duì)匯聚于服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的所有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類預(yù)處理（如圖6所示）。

數(shù)據(jù)匯聚

將區(qū)域內(nèi)各種采集數(shù)據(jù)（包括：工業(yè)設(shè)備狀態(tài)的常規(guī)物理量數(shù)據(jù)、環(huán)境與工況情景數(shù)據(jù)、漫游在此區(qū)域無(wú)線覆蓋范圍接入的數(shù)據(jù)等），均通過(guò)適當(dāng)?shù)慕尤敕绞絽R聚到此服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，接入方式可以是直接接入，或通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接等。

協(xié)議轉(zhuǎn)換

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆绞蕉喾N多樣，并通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接入，服務(wù)器必須具有接入各種接口協(xié)議的適配能力，并將不同數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)速率等轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，向上傳送。

減量解析

數(shù)據(jù)從各種不同的專業(yè)系統(tǒng)匯聚而來(lái)，其數(shù)據(jù)的類型各不相同、數(shù)據(jù)的顆粒度也不盡相同、數(shù)據(jù)的原始結(jié)構(gòu)也各有差異，所以要在數(shù)據(jù)傳送到大數(shù)據(jù)平臺(tái)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如：采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行噪音處理、異點(diǎn)剔除等；必要時(shí)，按照對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的不同標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)?shù)膲嚎s方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，減低網(wǎng)絡(luò)資源需求。

數(shù)據(jù)緩存

具有足夠的存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)資源空間，以保證在與大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互不暢時(shí)，可以緩存數(shù)據(jù)能力，緩存時(shí)段可定義。

OPC服務(wù)

提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC服務(wù)，在需要時(shí)，便于與其他同級(jí)服務(wù)器間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

時(shí)序匹配（數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)）

主要是通過(guò)建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性。

·  時(shí)序關(guān)系：保證數(shù)據(jù)時(shí)間順序的正確關(guān)系，尤其是事件數(shù)據(jù)；

·  批次處理：根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，將原始數(shù)據(jù)形成與生產(chǎn)相關(guān)的批次數(shù)據(jù)，是后續(xù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)；

·  動(dòng)態(tài)判定：可以基于本區(qū)域數(shù)據(jù)完成一些簡(jiǎn)單的異常判定、自動(dòng)向系統(tǒng)輸出日志或報(bào)警，該報(bào)警可作為標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程的觸發(fā)源。

與時(shí)空一致性關(guān)聯(lián)相對(duì)應(yīng)的是涉及業(yè)務(wù)內(nèi)涵和邏輯的數(shù)據(jù)建模，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)從不同的專業(yè)和業(yè)務(wù)核心概念來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的建模，依據(jù)數(shù)據(jù)后續(xù)的業(yè)務(wù)用途進(jìn)行關(guān)聯(lián)性整合，這類建模工作一般會(huì)在云端基于全樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行，如：設(shè)備狀態(tài)信息要對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的材料歸并，生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息要和產(chǎn)品信息相關(guān)聯(lián)等。

結(jié)構(gòu)解析

對(duì)于某些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在需要時(shí)，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的（初級(jí)的）結(jié)構(gòu)化處理，以降低數(shù)據(jù)傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和云端存儲(chǔ)資源的需求。

數(shù)據(jù)傳送

寫入大數(shù)據(jù)平臺(tái)有如下幾種方式：

·  通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)配置方式，定周期地把tag點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞到大數(shù)據(jù)平臺(tái)，也可選擇壓縮后傳遞；

·  對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)，可采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的ETL工具，定周期地把數(shù)據(jù)抽取到大數(shù)據(jù)平臺(tái)；

·  本地編程，寫遠(yuǎn)端的大數(shù)據(jù)OTS和PDS；

·  通過(guò)TCP/IP編程方式把數(shù)據(jù)傳遞到大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

6　小結(jié)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略。企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將有效地賦能智慧制造。

企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及到各種各樣的技術(shù)，但數(shù)據(jù)是一切設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)，而平臺(tái)則構(gòu)成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。

對(duì)于工業(yè)系統(tǒng)，構(gòu)建平臺(tái)要兼顧云端和邊緣計(jì)算資源的有效利用，而邊緣計(jì)算環(huán)境的配置和功能設(shè)計(jì)，對(duì)于數(shù)據(jù)效率至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] The Industrial Internet of Things Volume G1: Reference Architecture[Z].

[2] peter C. Evans. Marco Annunziata.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——打破智慧與機(jī)器的邊界[M]. 2015.

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年5月刊