基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)踐

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為核心依托,面向全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù),提升產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置能力,形成行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)型制造新模式,樹(shù)立行業(yè)標(biāo)桿,加速推進(jìn)企業(yè)工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展。

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在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用實(shí)踐中,設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及云化智能管理,技術(shù)層級(jí)覆蓋了IIOT、IaaS、PaaS和SaaS,應(yīng)用層級(jí)涵蓋邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、建模預(yù)測(cè)分析、設(shè)備工控信息安全等,是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心和關(guān)鍵技術(shù)之一。誠(chéng)然,實(shí)現(xiàn)和普及設(shè)備聯(lián)網(wǎng),是工業(yè)制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)者實(shí)現(xiàn)合理高效運(yùn)營(yíng)和推廣的關(guān)鍵手段和過(guò)程。

1設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的意義、挑戰(zhàn)及分析

1.1設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的重要意義

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化、智能化的關(guān)鍵,也是推進(jìn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的核心,通過(guò)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)可推進(jìn)企業(yè)在生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)的有效管控,可實(shí)現(xiàn)設(shè)備優(yōu)化利用及預(yù)測(cè)性維護(hù)、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策、運(yùn)營(yíng)及營(yíng)銷(xiāo)等工作提供全方面、多維度的依據(jù)和參考。

在生產(chǎn)制造方面,一是實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源共享,盤(pán)活企業(yè)設(shè)備資產(chǎn),提升資產(chǎn)利用率;二是實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù),縮短設(shè)備宕機(jī)時(shí)間,降低設(shè)備故障給企業(yè)帶來(lái)的生產(chǎn)影響;三是利用在線(xiàn)分發(fā)和版本控制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)研發(fā)和制造管理協(xié)同,加速企業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)。在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)方面,一是實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)、銷(xiāo)售等全生命周期的管控和提高生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率,優(yōu)化生產(chǎn)流程及規(guī)避“接私活”隱患;二是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)據(jù)應(yīng)用,賦能人力資源;三是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備遠(yuǎn)程診斷、故障處理,以及多人協(xié)同式操控;四是通過(guò)多維度設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)采集和挖掘分析,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)。

1.2設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已成為業(yè)內(nèi)焦點(diǎn),但也面臨著諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。一是平臺(tái)及工控安全不可控,針對(duì)紛繁復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)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(tái)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不同統(tǒng)一,盡管工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)迎來(lái)了“百花齊放,百家爭(zhēng)鳴”的局面,但各自建設(shè)的API接口、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、設(shè)備網(wǎng)關(guān)等互通共享難,開(kāi)放性、可拓展性較差;三是設(shè)備和傳感器投入成本高,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中運(yùn)行大量傳感器和、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)都是企業(yè)的消耗;四是設(shè)備和平臺(tái)請(qǐng)求及響應(yīng)延時(shí)性比較高,用戶(hù)體驗(yàn)較差,5G技術(shù)在硬件加速、平臺(tái)分布式、數(shù)據(jù)分布式等方面有一定普及和應(yīng)用前景。

1.3本文設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)分析

實(shí)際來(lái)看,設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展正在國(guó)家和各省區(qū)的政策制度的指引下得到一定推進(jìn),處于方興未艾的狀態(tài),還需行業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)航者積極去推動(dòng)整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全向前發(fā)展。對(duì)于領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用、平臺(tái)的開(kāi)發(fā)打造、網(wǎng)絡(luò)及安全的性能提升和保障等都一定程度上因可借鑒經(jīng)驗(yàn)少、行業(yè)領(lǐng)域解決方案輸出能力欠缺、中小微企業(yè)本身信息化數(shù)字化水平偏低等原因受到牽制和影響。本文結(jié)合實(shí)際區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)情況,提出了一個(gè)實(shí)踐架構(gòu)模型,不斷探索和試錯(cuò)容錯(cuò)的方式來(lái)為平臺(tái)建設(shè)提供參考,力求為區(qū)域行業(yè)領(lǐng)域企業(yè)提供平臺(tái)級(jí)線(xiàn)上+線(xiàn)下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

2設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐架構(gòu)模型

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圖1互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)踐架構(gòu)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ),以平臺(tái)IIOT、IaaS、DaaS、PaaS和SaaS全覆蓋的業(yè)務(wù)和服務(wù)為目標(biāo),提出基于物聯(lián)網(wǎng)IOT系統(tǒng)的、面向電子信息行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)踐架構(gòu),見(jiàn)圖1,通過(guò)平臺(tái)的服務(wù)和能力積極帶動(dòng)電子信息企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化管理,為大數(shù)據(jù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合、企業(yè)上云提供支撐。結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)各層次相關(guān)技術(shù),整合集成和規(guī)劃布局了平臺(tái)架構(gòu)、技術(shù)、服務(wù)及應(yīng)用主要包含如下:

(1)在底層實(shí)施設(shè)備、系統(tǒng)、企業(yè)的上云,應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)、系統(tǒng)交互API等采集其(非)啞設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)等關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)、系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)。

(2)利用計(jì)算資源、云基礎(chǔ)設(shè)施、存儲(chǔ)資源,以分布式云存儲(chǔ)方式進(jìn)行對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚存儲(chǔ)和備份,進(jìn)一步面向數(shù)據(jù)分析等提供DaaS的關(guān)鍵數(shù)據(jù)服務(wù)。

(3)打造PaaS運(yùn)行環(huán)境及數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵能力,利用彈性伸縮、容器編排、微服務(wù)治理、中間件構(gòu)建容器和運(yùn)行環(huán)境,運(yùn)用行業(yè)領(lǐng)域機(jī)理模型、分布式技術(shù)和人工智能等構(gòu)建相關(guān)技術(shù)及業(yè)務(wù)服務(wù),提供PaaS級(jí)組件和平臺(tái)服務(wù)。

(4)通過(guò)各類(lèi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)API接口、微服務(wù)組件,為工業(yè)生態(tài)APP提供業(yè)務(wù)及功能保障,不斷豐富和完善行業(yè)APP,并面向其行業(yè)用戶(hù)提供生產(chǎn)制造、管理經(jīng)營(yíng)等生命周期的SaaS服務(wù)。

以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為核心依托,面向全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù),提升產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置能力,形成行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)型制造新模式,樹(shù)立行業(yè)標(biāo)桿,加速推進(jìn)企業(yè)工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展。本文設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)及技術(shù)分析如下:

(1)微服務(wù)架構(gòu)及大數(shù)據(jù)分析模型。以微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)作為PaaS物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),充分、便捷地支持設(shè)備及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在申請(qǐng)和授權(quán)下可以快速進(jìn)行上下行操作,加速用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者對(duì)其設(shè)備或數(shù)據(jù)的管理及研究。同時(shí)也為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)二次開(kāi)發(fā)和快速構(gòu)建定制化、個(gè)性化APP提供有力保障。集成和構(gòu)建大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法組件,通過(guò)設(shè)備歷史/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的ETL后,開(kāi)展訓(xùn)練學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)分析工作,進(jìn)一步豐富行業(yè)領(lǐng)域設(shè)備算法機(jī)理模型提供支撐,加速企業(yè)對(duì)設(shè)備相關(guān)業(yè)務(wù)的智能化管理。

(2)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。支持邊緣計(jì)算功能,視頻H265壓縮算法、GPS+北斗雙模定位技術(shù)、全網(wǎng)通4G網(wǎng)絡(luò)等。支持CAN、RS485、IO總線(xiàn)等數(shù)據(jù)采集方式,實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙和Wi-Fi無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸;支持智能電源管理,提供低功耗休眠管理功能;內(nèi)嵌JavaScript引擎支持定制化應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。適用于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端控制指令的轉(zhuǎn)發(fā),支持對(duì)智能終端硬件進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試、升級(jí)和測(cè)試等操作。

(3)規(guī)則引擎。物聯(lián)網(wǎng)規(guī)則引擎可高度定制和配置的數(shù)據(jù)組件,用于復(fù)雜的事件處理。使用規(guī)則引擎可以過(guò)濾,增強(qiáng)和轉(zhuǎn)換由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳入的消息,同時(shí)還可以觸發(fā)各種聯(lián)動(dòng)操作,如通知或與外部系統(tǒng)通信。

(4)時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)。時(shí)序序列數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)使用特殊的存儲(chǔ)方式,可高效存儲(chǔ)和快速處理海量時(shí)序數(shù)據(jù),相對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),其存儲(chǔ)空間可減半,查詢(xún)速度極大提高。本文以區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為核心,整合和開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)IoT系統(tǒng),以微服務(wù)開(kāi)放架構(gòu),打造建設(shè)PaaS層數(shù)據(jù)采集和分析、大數(shù)據(jù)模型組件、應(yīng)用管理環(huán)境、APP快速開(kāi)發(fā)接口與組件,并面向企業(yè)、開(kāi)發(fā)者提供SaaS層的綜合業(yè)務(wù)服務(wù),面向行業(yè)領(lǐng)域、企業(yè)和用戶(hù)初步實(shí)踐發(fā)現(xiàn),已基本具備可行、可復(fù)制和可推廣的能力和支撐保障。

3結(jié)語(yǔ)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及設(shè)備聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的初衷和使命就是基于IIOT、IaaS、PaaS、SaaS等相關(guān)技術(shù)和理念研究和應(yīng)用,不斷打造和完善面向區(qū)域行業(yè)的、覆蓋全技術(shù)層次和全生命周期業(yè)務(wù)流程的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),以微服務(wù)、開(kāi)放開(kāi)發(fā)、機(jī)制模型、工業(yè)APP等多種技術(shù)和形式,提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、個(gè)性定制等綜合服務(wù)。后續(xù)將依托設(shè)備聯(lián)網(wǎng),結(jié)合工業(yè)信息安全、標(biāo)識(shí)解析的研究和應(yīng)用,一是進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)平臺(tái)級(jí)技術(shù)和應(yīng)用服務(wù),保障和提升用戶(hù)體驗(yàn);二是大力發(fā)展平臺(tái)—網(wǎng)絡(luò)—安全協(xié)同、配套的能力建設(shè)和應(yīng)用,為打造可用好用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供支撐。

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