工业互联网多业务融合系统

一、概述

工业互联网，从字面上可直观理解为，将工业系统与信息网络高度融合而形成的互联互通网络。

它是传统OT，CT和IT的高度融合：

CT：通信技术（Communication Technology）。中国通信行业三巨头：移动、电信、联通、广电；通信制造服务业巨头：华为、诺基亚、爱立信、中兴等。

IT：计算机技术（Internet/ Information Technology）。目前的IT领域的巨头主要有：百度、阿里、腾讯、思科、微软、谷歌等。

OT：运营/操作技术（Operation Technology）。只要是与生产和管理过程相关的均属此范畴。

其中，IT和CT行业常被人称为ICT (Information and Communications Technology)。

作为一个非常复杂的系统，工业互联网不仅涵盖与工业领域相关的所有实体、工具、数据、方法与流程，也涉及了软硬件数据协议、分布式技术、虚拟化技术、数据化技术、数据建模与分析、组件封装及可视化等多种关键技术与工具。

当今工业领域和计算机学科的所有前沿技术，包括边缘计算、智能控制、数字孪生、智能感知、5G传输、大数据处理与决策、人工智能等，都能在工业互联网中找到具体应用。

通过将新技术融入产品全生命周期，整合产业链的所有相关资源，以提高各生产要素的在线协同能力。

工业互联网将设备、产品、生产线、车间、工厂、供应商和客户紧密地连接起来，能有效实现信息和资源的跨区域、跨行业共享，推动整个制造体系的智能化，驱动业务流程和生产服务模式的创新，为客户提供更优质的产品或服务。

二、工业互联网的架构

工业互联网的基本架构可细分为四层，即边缘层、基础设施层（IaaS）、平台层（PaaS）和应用层（SaaS）。

边缘层：也叫边缘计算层。作为连接工业互联网和底层物理设备的桥梁，它主要负责对接不同厂商、不同协议设备，开展从物理层到平台层的数据采集与传输、异构设备协议解析与转换，以及多元数据分析与处理，降低网络传输负载和云端计算压力。

1. IaaS层：也称基础设施层。主要是一些与硬件服务器、数据存储、5G网络及虚拟化技术相关的基础设施，可以为工业互联网平台的安全、稳定运行提供硬件支撑。

2. PaaS层：也称为平台层，相当于一个开放、可扩展的工业操作系统。基于底层通用的资源、流程、数据管理模块，建立与开发工具、大数据和数据模型库相关的微服务组件，将不同行业、不同场景的工具/技术/知识/经验等资源，封装形成微服务架构，供各类开发者快速地定制、开发、测试和部署各类App应用。

3. SaaS层：即软件应用层。一方面基于工业PaaS层的工业操作系统，将传统的工业软件部署到工业互联网平台中，这个过程称为“云化”；另一方面，吸引更多的第三方软件开发企业，入驻到工业互联网平台中，提供一系列与工业互联网服务相关的APP，有效促进工业互联网在实际工业系统中落地。

通过工业互联网，工业软件企业将传统的软件能力转化为平台PaaS及SaaS服务，以更低的成本和灵活的交付优势吸引更多客户。

随着分布式技术的成熟和集成高性能处理芯片性能的不断提升，很多云端功能如大数据建模、分析与决策等，正在向边缘层延伸，使其具备高性能实时采集、分析与决策能力。

以降低网络传输的负载，缓解云端计算的压力，提高云端与边缘侧数据交互的实时性。

三、工业互联网的应用场景

工业互联网平台的关键工作场景可大致概括如下：

1.将多源异构设备通过工业网关、PLC（可编程控制器）等接入工业互联网的边缘计算层；

2.利用传感器、图像等多传感方式对数据进行智能感知和采集；

3.通过工业网卡、数据总线等将数据传输到边缘层数据库；

4.利用既定的规则对不同协议的设备数据进行解析和统一转换，保持数据的一致性。

5.利用机器学习等算法对多源数据进行预处理、聚类和分析，剔除冗余数据,完成数据的规整和分类；

6.利用5G网络将数据从边缘层传输到工业互联网的云端平台数据库中。

7.云端大数据系统通过大数据建模与分析技术，基于各个基础场景、通用场景和专用场景，建立各实体、数据及过程之间的映射模型，构建可视化知识图谱，形成知识库并进行知识推理。

8.基于PaaS层通用的平台部署与管理模块，在工业大数据模型的支撑下，建立一套软件开发与部署、微服务组件库和模型库，为SaaS层的产品部署和服务创新提供基础。

9.根据具体的使用场景，开发MES、ERP、SCADA、SCM等综合决策应用程序，并部署到工业互联网平台的SaaS层。

10.通过平板、PDA等终端设备中安装应用软件，实现基于产品全生命周期的生产流程优化、排产调度、智能控制及故障诊断。