工业互联网属于泛互联网。工业互联网(IndustrialInternet)在英文称谓上与当前全球互通的因特网一致,一定程度上说明工业互联网将基于当前的因特网技术基础实现互联互通。根据GE的定义,工业互联网属于泛互联网的目录分类,使用开放性网络来连接人、数据与机器,从而激发工业化生产力。
2016年我国成立工业互联网联盟(IIC),其对工业互联网的概念进行了权威的阐述,重点强调工业互联网络中的角色包括机器、物品、计算机与人,工业互联网将以先进算法深度整合信息网络、大数据、机器学习等各领域的技术应用与机械装置,从而让机器更具有智能性,可以高效完成具有复杂物理结构的接卸在网络中与传感装置和功能软件的集成。
工业互联网平台是工业互联网的核心。根据2017年11月27日发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,工业互联网包括网络、平台、安全三大功能体系,其中网络是基础,平台是核心,安全是保障。
所谓工业互联网平台,是指面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台,包括数据采集(边缘层)、工业PaaS(平台层)和工业SaaS(应用层)三大核心层级以及IaaS(基础设施层)。
图1:工业互联网平台功能架构图

首先,分析工业互联网平台各个层级的作用:
数据采集(边缘层):数据采集并向云端集成。具体方式为通过各类通信手段接入不同设备、系统和产品来采集数据,进而依托协议转换技术实现多源异构数据归一化处理,最后利用边缘计算设备实现数据由底层向云端平台集成。这一部分的核心技术是边缘计算技术。边缘计算与云计算的融合相较于单一的云计算更加智能、高效、节能并且降低延迟。
图2:工业现场多源异构数据采集与边缘计算实施架构

工业PaaS(平台层):数据挖掘并构建开放式云操作系统。PaaS(Platform-as-a-Service)的意思是平台即服务,该层级的核心是构建开放式的操作系统,从而帮助用户快速构建定制化的工业APP。这一层级是整个工业互联网平台的核心。
具体步骤包括:一是提供工业数据管理能力,帮助企业实现数据价值挖掘;二是把技术、知识、经验等资源固化为可移植、可复用的工业微服务组件库,供开发者调用;三是借助微服务组件和工业应用开发工具构建应用开发环境。
这一层级的核心要素是基于微服务架构的数字化模型。数字化模型分为两种:一是机理模型(基础理论模型、流程逻辑模型、工艺模型、故障模型、仿真模型等),本质是经验知识和方法的固化;二是大数据分析模型(数据回归模型、机器学习模型等),本质是对相关关系的分析。当各类数字化模型呈现在工业PaaS平台上时,主要分为两种形式:一是整体式架构,即将一个复杂大型的软件系统直接迁移至平台;二是微服务架构,即将非标的工业技术、知识、经验和方法碎片化成一个个功能单元,应用层可以快速、灵活的调用多种碎片化的微服务(实现复用),实现工业APP的快速开发部署和应用。
图3:工业PaaS平台示意图

工业SaaS(应用层):形成APP,创造最终价值。SaaS(Software-as-a-Service)的意思是软件即服务,即通过创造满足不同行业、不同场景的软件和APP,形成工业互联网平台的最终价值。
IaaS(基础设施层):提供云基础设施。IaaS(InfrastructureasaService)的意思是基础设施即服务,该层级主要作用为提供服务器、储存、网络等云基础设施。
此外,工业互联网平台还包括涵盖整个工业系统的安全管理体系,这些构成了工业互联网平台的基础支撑和重要保障。