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1、前沿技术-工业互联网平台建设,1,前沿技术-工业互联网平台建设1,工业互联网平台白皮书宣讲,中国信息通信研究院（CAICT）工业互联网产业联盟（AII）朱敏,2018.01.17,工业互联网平台白皮书宣讲中国信息通信研究院（CAICT）,一、背景：制造业转型需求与信息技术加速渗透，共同催生工业互联网平台,制造业转型升级需要新的平台化使能工具,信息技术发展推动平台化使能工具走向成熟,工业数据的爆发式增长需要新的数据管理工具,云计算,实现低成本的IT基础设施，简单灵活的软件开发与部署,工业互联网平台,企业智能化决策需要新的应用创新载体,大数据,实现海量工业设备连接管理，海量工业数据的高效处理分析,
2、新型制造模式需要新的业务交互手段,物联网,备注：参考安筱鹏副司长工业互联网平台之为什么、是什么、怎么干,一、背景：制造业转型需求与信息技术加速渗透，共同催生工业互联,二、发展现状：工业互联网平台不断演进发展，近几年呈爆发式增长,企业平台布局从云平台-大数据平台-物联网平台，演进发展到目前的工业互联网平台,2010,2013,2015,2017,平台开始出现，云计算 平台初见雏形，大数据处 平台深入发展，设备连接需求技术拉开平台发展序幕 理分析平台成为应用热点 旺盛，物联网平台爆发式增长,平台日渐成熟，工业知识积累沉淀成核心竞争焦点，工业互联网平台进入发展快车道,工业互联网平台市场呈爆发式增长,
3、 近两年平台产品数量持续增加，2017年全球工业互联网平台超过150个, 全球工业互联网平台市场规模快速增长，预计2021年将达到16.44亿美元,数据来源：IOT Analysis,二、发展现状：工业互联网平台不断演进发展，近几年呈爆发式增长,三、工业互联网平台内涵及特征,定义,特征,泛在连接,工业互联网平台,具备对设备、软件、人员等各类生产要素数据的全面采集能力。,云化服务,是面向制造业数字化、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、高效配置的载体,实现基于云计算架构的海量工业数据清洗存储、管理和计算,知识积累,能够提供基于工业知识机
4、理的数据分析能力，并实现知识的固化、积累和复用,应用创新,能够调用平台功能及资源，提供开放的工业APP开发环境，实现工业APP创新应用,三、工业互联网平台内涵及特征定义特征泛在连接工业互联网平台具,边缘、工业PaaS、应用是工业互联网平台三大核心层级,工业互联网平台架构,应用层是关键,形成满足不同行业、不同场景的工业SaaS和工业APP，形成工业互联网平台的最终价值。,消费者,供应链,协作企业,开发者,业务运行,应用创新,应用层（工业SaaS）,设计APP,生产APP,管理APP,服务APP,设备状态分析,供应链分析,能耗分析优化,平台层是核心,应用开发（开发工具、微服务框架）,工业微服务组件
5、库（工业知识组件、算法组件、原理模型组件）,基于通用PaaS叠加大数据处理、工业数据分析、工业微服务等创新功能，构建可扩展的开放式工业操作系统。,工业数据建模和分析（机理建模、机器学习、可视化）,工业安全防护,平台层,工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）,（工业PaaS）,通用PaaS平台资源部署和管理,设备管理,资源管理,运维管理,故障恢复,边缘层是基础,通过大范围、深层次的数据采集，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业互联网平台的数据基础,IaaS层,云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）,设备接入,协议解析,边缘数据处理,边缘层,5,边缘、工业PaaS、应用是工业
6、互联网平台三大核心层级工业互联,四、平台技术：工业互联网平台涉及七大类关键技术,工业互联网平台技术体系,安全保障技术,安全技术保障平台运行环境、接入数据等的安全,应用创新技术,应用开发和微服务技术实现工业应用的快速开发和创新,数据挖掘技术,数据管理技术实现海量工业数据清洗、存储与计算工业数据建模和分析技术实现工业数据的深度分析,数据集成和边缘处理技术实现数据的实时处理和云端汇聚,基础,支撑 IaaS技术提供稳定可靠的云基础设施,技术,平台使能技术提供基础运行环境,四、平台技术：工业互联网平台涉及七大类关键技术工业互联网平台,工业互联网平台技术趋势,平台架构，PaaS以其开放灵活特性成为主流选择
7、,应用创新，工业机理与数据科学走向融合,工业APP,1,工业机理,数据科学,2,可调用API,先验知识,物理化学知识,大数据处理,工业互联网平台,机理模型,3,分析算法,开发组件,容器,容器,容器,机器学习,生产管理经验,2,工业微服务,工业大数据,分析算法,开发工具,.,1,通用PaaS（cloudfoundry/openshift）,3,4,3,容器,容器,容器,数字孪生,工业知识库,IaaS,1、对工业机理的深入理解是工业数据分析的重要前提,1、基于通用PaaS的二次开发成为工业PaaS主要构建方式2、新型集成技术成为平台能力开放的重要手段,2、大数据、机器学习技术驱动工业数据分析能力跨
8、越式提升3、数据科学与工业机理结合支撑复杂数据分析，驱动数字孪生发展4、工业知识正基于平台快速积累并实现高效传播与复用,3、容器技术支撑平台及应用的灵活部署,工业互联网平台技术趋势平台架构，PaaS以其开放灵活特性成为,工业互联网平台技术趋势,功能下沉，边缘与云端协同成为平台重要发展方向,开发框架，微服务等新架构大幅降低开发难度与创新成本,边缘实时决策,云端学习建模,2,工业APP,模型输出,工业互联网平台,质量检测模型故障诊断模型产品分类模型,3,数据分析工具,微服务调用接口,迭代优化,工业互联网平台,2,工业微服务组件库,工业大数据系统,经验知识组件,开发工具,1,工业现场数据预处理协议转
9、换,1,1.基于边缘的多协议转换强化平台数据接入能力2.边缘数据处理和缓存技术有效提升平台承载能力3.边缘与平台协同，实现模型不断成长和优化,1.微服务架构大幅提升工业APP开发效率2.图形化开发方式有效降低工业APP的开发门槛,工业互联网平台技术趋势功能下沉，边缘与云端协同成为平台开发框,工业互联网平台带来的变革重构工业软件创新、部署与集成方式,4 将微服务固化为工业APP,3 构建微服务组件库,2 打开知识黑盒,1,2,设计APP,1,1,工业知识经验,11,2,5,2,基于平台实现交互集成,解构传统,1,ERPMES,1,22,工业互联网平台,管理APP,2,工 3业,23,SCADA/
10、DCS传感器与控制设备现场制造设备,软,1,件,2,体,系,2,11,1,分析APP,2,备注：参考安筱鹏副司长工业互联网平台之是什么、如何看、怎么建,工业互联网平台带来的变革重构工业软件创新、部署与集成方式4,五、平台产业：四类平台企业、五大支撑主体、两类应用主体共筑工业互联网产业体系,工业互联网平台产业视图,两,类, 垂直领域用户和第三方开发者以平台为载,应用主体,体开展应用创新，实现平台价值提升,四, 装备/自动化、ICT、软件及制造四类企业发,类,平台,挥各自优势构建平台，形成四种路径,企业,五, 数据采集与集成、网络与边缘计算、云计算、,大,支,数据管理、数据分析五类主体以“被集成”
11、,撑,主,的方式参与平台构建,体,五、平台产业：四类平台企业、五大支撑主体、两类应用主体共筑工,路径1：装备/自动化企业凭借工业设备经验积累打造平台，创新服务模式,供给侧的装备和自动化企业在工业现场沉淀了大量设备系统，积累了丰富的经验知识模型，通过打造平台实现底层数据的汇集和工业知识的复用，推动服务能力提升与创新,发展模式一：打造工业PaaS平台，提供开放服务，聚焦生态构建,如GE推出的Predix平台，基于PaaS和微服务架构，着力打造应用开发者生态,发展模式二：打造工业PaaS平台，驱动自身服务创新与能力提升,工业互联网平台,如西门子推出的MindSphere，汇聚其装备和自动化系统数据，
12、通过数据建模,分析，形成新的应用服务能力,发展模式三：借助通用PaaS平台，基于已有解决方案形成SaaS平台,如ABB的Ability平台基于微软Azure云基础设施，将各类应用服务进行云化部署,阶段三：借助开放工业互联网平台，形成专业服务和创新能力,阶段二：基于知识经验积累，形成产品+配套服务,阶段一：基于技术能力，卖产品,路径1：装备/自动化企业凭借工业设备经验积累打造平台，创新服,路径2：领先制造企业将数字化转型经验转化为服务能力，构建工业互联网平台,应用侧的领先制造企业率先探索尝试数字化转型，得到了一些成功经验，形成了一批成熟模式，通过打造平台将这些经验和模式转化为开放服务，实现创新应
13、用的复制和推广,发展模式二：用平台打通产业链上下游环节，形成资源优化配置应用,发展模式一：用平台对接企业与用户，面向个性化定制模式打造解决方案,海尔COSMOPlat平台基,航天云网INDICS平台金融机构,于个性化定制模式，帮,汇聚各类产业资源，提,物流企业,用户（消费者/企业),助企业实现需求、设计、生产全面打通,智能产品,供供需对接、智能工厂改造、资源共享等应用,工厂,供应链,物料,设计企业劳动者,系统,设备,路径2：领先制造企业将数字化转型经验转化为服务能力，构建工业,路径3：软件企业围绕业务升级需求，借助工业互联网平台实现能力拓展,软件企业通过布局工业互联网平台，全面获取生产现场数据
14、和远程设备运行数据，并通过这些数据与软件的结合，提供更精准的决策支持并不断丰富软件功能,例如，接入BI分析、数据复制等应用软件，实现更精准的建模、配置、监控、告警和管理,提升软件智能精准分析能力,发展模式一：管理软件企业,企业管理层到生产层纵向数据集成,+,工业互联网平台,例如，将产品生产、运维、服务数据与研发设计数据集成，形成数字孪生，缩短研发周期、优化设计方案,缩短研发周期，加快产品迭代,发展模式二：设计软件企业,产品、装备、系统等全生命周期数据集成,路径3：软件企业围绕业务升级需求，借助工业互联网平台实现能力,路径4：ICT企业发挥技术优势，将已有平台向制造领域延伸,ICT企业在其通用技
15、术平台基础上，为工业企业提供大数据、云计算、物联网能力支撑，丰富工业应用服务能力，扩展平台业务范围。,发展模式一：提供工业大数据分析能力,发展模式二：提供云计算能力,发展模式三：提供工业设备连接能力,大数据,云计算,物联网,+,+,+,华为OceanConnect平台为工业企业提供工业底层数据采集和集成，实现工业设备管理。,微软Azure平台为GE Predix提供云计算基础设施。,IBM Waston为ABB Ability提供大数据处理能力。,路径4：ICT企业发挥技术优势，将已有平台向制造领域延伸IC,多种方式构建平台能力, 基于开源通用IT技术搭建平台基础架构成为主流,开源PaaS架构
16、已成为平台使能,多数平台采用Hadoop、Spark 等开源数据工具支撑数据服务,多种开源的开发工具构建开发环境,框架的共性选择,GE Predix、IBM Bluemix、西门子MindSphere等大部分平台都采用开源的Cloud Foundry架构作为平台基础框架,IBM Bluemix、和利时HiaCloud、Oracle、日立Lumada等平台均采用Hadoop、Spark 等工具,GE Predix、寄云NeuSeer通过集成Eclipse integration，Git和Jenkin等开源开发工具, 将自身工业知识积累进行封装，, 采用并购与合作方式丰富平台功能,打造平台核心竞争
17、力,工业巨头将工业机理转化为算法和模型，形成封闭的“黑盒”供开发者调用,通过并购、合作获取数据采集、数据分析、灵活部署、安全等平台关键技术功能,GE将其在航空发动机、燃气轮机、风机等领域长期积累的设备知识抽象为相关微服务，成为平台的核心资产。,PTC先后并购Kepware和Axeda，强化ThingWorx平台的数据采集能力。,多种方式构建平台能力 基于开源通用IT技术搭建平台基础架构,基于数据驱动，工业互联网平台应用呈现差异化发展路径,工业互联网平台应用基于三类对象展开，未来将由单点智能向全局智能、由状态监测向复杂分析演进,设备、产品类：相对简单，机理较为明确，已经可以基于平台实现较复杂,四
18、大应用场景,的智能应用,数据分析深度不断加深,企业生产与运营管理类：系统复杂度较高，深度分析面临一定挑战，当前主要对局部流程进行改进提升,产业资源协同类：目前还没有成熟的分析优化体系，主要依托平台实现资源汇聚和供需对接，仅在局部领域实现了协同设计、协同制造,应用范围不断扩大,基于数据驱动，工业互联网平台应用呈现差异化发展路径工业互联网,工业互联网平台应用四大场景,协作企业,用户,产品, 面向工业现场的生产过程优化,3,4,工业互联网平台,生产流程优化,协同平台 交互平台,制造工艺优化,质量优化,厂外,互联网,共享平台, 设备运行优化,能耗优化,外部网关,工业互联网平台,ERPSCM,PLM,远
19、程服务平台, 面向企业运营的管理决策优化,工,工业数据管理,厂内部, 供应链管理优化,生产管控一体化,企业智能决策,2,MES, 面向社会化生产的资源优化配置与协同,数据网关, 协同制造 制造能力交易 个性化定制 产融结合,SCADA,1,生产现场, 面向产品全生命周期的管理与服务优化,监测传感器,智能终端操作人员,传感器件物料,智能模块设备,传统设备,生产环境, 产品远程预测性维护,产品设计反馈优化, 产品溯源,传统工业,工业互联网,工业互联网平台应用四大场景协作企业用户产品 面向工业现场的,八、展望：未来如何推动工业互联网平台发展,“供给侧”和“需求侧”两端发力，加快形成平台应用体系,加快
20、工业互联网平台培育,搭建10个左右跨行业、跨领域平台，建成一批能够支撑企业数字化、网络化、智能化转型的企业级平台,开展工业互联网平台试验验证,开展技术验证与测试评估服务，规范平台发展秩序，推动平台功能不断完善，加快平台落地应用,推动百万企业上云, 推动地方政府通过财税支持、政府购买服务等方式鼓励中小企业业务,系统向云端迁移，实现“建平台”与“用平台”双向迭代、互促共进,培育百万工业APP, 在重点行业领域逐步培育一百万左右面向特定应用场景的工业APP，,壮大工业互联网平台产业,八、展望：未来如何推动工业互联网平台发展“供给侧”和“需求侧,小结,1. 工业互联网平台总体还处于发展初期，尽管各类平台不断涌现，但平台的业务能力还需不断加,强，商业模式也仍需探索,2. 平台构建可充分借助已有的IT技术，关键是如何结合应用场景找到合适的技术手段，并在此基,础上开展技术与业务融合的创新,3. 工业互联网平台通过将服务能力、行业知识封装为微服务供开发者调用，大幅降低工业应用创,新门槛，使更多主体能够参与应用开发，以满足不同企业、不同场景的差异化需要,4. 应用是平台价值的最终体现,5. 应用创新生态打造已成为平台发展关键6. 工业互联网平台将是安全威胁的“高发领域”，尤为需要关注,小结1. 工业互联网平台总体还处于发展初期，尽管各类平台不断,
