工业互联网平台上会有哪些功能（工业互联网平台功能架构）

据e-works粗略统计，截至2018年3月，国内外自称提供工业互联网平台服务的厂商已超过150家，而大家耳熟能详、能直接点名的工业互联网平台不下30家。满天飞的工业互联网平台可以说是琳琅满目，令人眼花缭乱。人们很难真正理解不同工业互联网平台之间的本质区别。带着对工业互联网的思考，e-works特别策划了一场名为“工业互联网平台盘点”的活动，希望通过梳理行业内主流的工业互联网平台，厘清它们之间的差异，进而指导制造企业推动选择和推广。有针对性地实施工业互联网平台。

一、工业互联网平台定义

e-works数字企业网主编黄沛博士认为，工业互联网是指工业互联的网络，而不是工业互联网。他认为，企业内部的工业互联网要实现工业设备、信息系统、业务流程、产品和服务、人员之间的互联，实现企业IT网络与工业控制网络的互联，实现从上到下的纵向互联。研讨会到决策层；在企业之间，工业互联网要实现上下游企业（供应商、经销商、客户、合作伙伴）之间的横向互联；从产品生命周期来看，工业互联网要实现产品从设计、制造到服务到报废回收再利用的整个生命周期的互联互通。

工业和信息化部电子信息司副司长安小鹏用一个简单的公式来形容工业互联网，那就是“数据+模型=服务”。安主任认为，工业互联网平台广泛采集企业的机器、业务系统、产品模型等流程数据，将采集到的关键数据导入工业模型，实现业务功能软件化，最终为企业提供工业级的服务。应用服务帮助企业优化生产流程，为产品从研发到生产、销售、使用的全生命周期提供服务，从而实现制造资源的优化配置。

在工业互联网产业联盟提供的白皮书中，工业互联网平台在架构上具体分为四个层次，即边缘层、IaaS层、工业PaaS层和工业SaaS层。其中，IaaS层主要为PaaS层提供云基础设施支持，构建满足行业应用开发需求的硬件环境。工业和信息化部电子信息司副司长安小鹏曾用三句话来概括工业互联网平台需要支持的应用功能。

首先，数据收集是基础。对应工业互联网的边缘层，其本质是利用泛在传感技术，实现多源设备、异构系统、运行环境、人员信息等要素的高效采集和云端聚合。

其次，工业PaaS是核心。工业互联网对应的平台层本质上是在现有成熟的IaaS平台上构建可扩展的操作系统，为工业应用软件开发提供基础平台。

第三，工业APP是关键。对应工业互联网的应用层，其主要功能是激发全社会的资源，推动针对特定工业应用场景的工业技术、经验、知识和最佳实践的建模、软件化和封装，使用户能够利用工业APP的调用实现特定制造资源的优化配置。

2、工业互联网平台应用支撑能力

通过梳理行业专家对工业互联网平台的定义，我们可以总结出工业互联网平台需要具备的基本功能：

一是可以实现不同来源、不同结构的数据的广泛采集；二是具备支撑海量工业数据处理的能力；第三，可以通过产业机制和数据科学实现对海量数据的深度分析，可以实现产业知识的沉淀和再利用；第四，可以提供开发工具和环境，实现工业APP的开发、测试和部署。

从目前工业互联网的发展水平来看，国内完全满足上述四个层次功能的工业互联网平台还比较少。但对于某些行业应用，部分厂商基本可以实现四个级别功能的全覆盖。例如，在燃气轮机和医疗领域，由于其较高的市场份额和多年的数据积累，GE和西门子完全可以根据这些数据的运行特征构建算法和模型，并实现对这些数据的深入分析。通过工业机制和数据科学获得海量数据。并能实现行业知识的沉淀和再利用。同时还可以提供开发工具和环境，实现工业APP的开发、测试和部署。但对于目前大多数工业互联网平台来说，由于行业影响力和技术支撑能力有限，基本上只能进行数据采集和分析，很难提供基于PaaS平台的应用开发能力。同时，没有强大的合作伙伴，很难形成工业APP应用开发生态系统。

为了全面了解当前工业互联网平台的发展情况，我们将根据上述四个功能层面，采用标杆分析的方法，对当前主流工业互联网平台的功能进行梳理和解读。

1、国外主流厂商及平台

(1)GE ——Predix

根据Predix白皮书公布的信息，Predix平台的四大核心功能是链接资产的安全监控、工业数据管理、工业数据分析、云技术应用和移动性。平台架构分为三层，即边缘连接层、基础设施层和应用服务层。其中，边缘连接层主要负责采集数据并将数据传输到云端；平台层主要负责提供全球化、安全的云基础设施，以满足日常工业工作负载和监管的需求；应用服务层主要负责提供工业微服务与各种服务交互的框架，主要提供创建、测试、运行工业互联网程序的环境和微服务市场。

Predix平台主要通过一个称为Predix机器的功能模块来收集工业数据。这是一个可以嵌入到工业控制系统或网络中的软件堆栈。嵌入方式主要有以下三种：

1）部署在网关处。用于支持通用工业通信协议（如modbus、opc等）或TCP/IP等。

腐蚀监测传感器、中压电气保护及气体泄漏探测设备。 Secure First Mile：艾默生的Secure First Mile是一种数据安全手段，使客户能够有选择地将高度安全的数据从受保护的控制和操作系统（OT）连接到云环境（IT）中的运营绩效应用。 信息平台：集成各种设备状态监测软件，每一个品种的设备监测就是一个独立的应用软件，因此可以从单个设备资产类别监测软件开始，逐步扩展到更多种类的资产设备监测。Plantweb Insight信息平台可独立于现有业务系统和DCS 运行，并为工业物联网提供接入点。 顾问系统：集成的分析专家应用软件，用于设备资产健康、性能建模和全厂范围内的能源优化。目前包括机械设备顾问,、工厂性能顾问和能源顾问三个应用，可扩展到跨多个工厂的数千台设备，用于整个企业范围的设备和能源分析。Plantweb Advisor顾问系统可以在现场、公司内部云平台或第三方云服务系统中运行。 设备管理平台：它可将多个业务系统中的设备健康状态数据整合到一起，并根据企业管理人员的不同需求将数据推送到他们的电脑和移动设备上。 移动应用：DeltaV 移动应用使用户能够安全地远程监测他们的过程，并接收自定义的过程警报通知。AMS Trex设备通讯器是一款适合维护技术人员使用的坚固耐用的工具，适用于严酷工况环境，在不干扰生产的情况下隔离并修复问题。AMS Asset View基于职能的警报系统确保了负责可靠性的员工接收到重要且相关的警报，以确保对生产至关重要的资产处于正常运行状态。 远程支持服务：指支持工业物联网的云服务，可用于实时监测重要设备资产的健康状况、能源消耗以及其它和运营相关的应用。可以对用户的设备资产、运营性能、具有优先级的维修以及设备状态趋势进行连续监测，并提供报告。 微软云服务和物联网方案：艾默生将基于云的Microsoft Azure 物联网套件进行了标准化，以实现Connected Services远程支持服务，使得Plantweb数字生态系统能够提供一个安全、灵活的平台，从而与企业内部云网络和第三方云服务连接。 艾默生的产品线主要包括工业阀门、仪器仪表，以及面向过程与离散制造业的工业控制化系统，如DCS、SCADA等。这些产品大多部署于工业生产的各个状态监控节点，这决定了艾默生有能力从企业的生产过程中获得实时的传感器数据，为艾默生构建工业物联网平台提供了坚固发展基础。 e-works认为：PlantWeb数字生态系统属比较成熟的平台，是当前比较领先的面向流程行业的工业互联网解决方案。PlantWeb数字生态系统可以通过遍布工业生产过程的工业阀门、仪器仪表和工业自动化控制系统采集工业数据，并对工业数据分析实现对生产过程的配置优化。 7)霍尼韦尔工业物联网 霍尼韦尔将工业物联网定义为一个六层的立体架构，由下而上包括实时感知层、数据连接层、接口层、云服务层、分析计算层以及应用层。霍尼韦尔的工业物联网解决方案可以用‘1-2-3’来表示，即1个生态平台、2种数据连接方式、3种应用。 在霍尼韦尔的六层架构中，感知层、边界设备和网关主要实现设备的互联网，霍尼韦尔主要通过Sentience工业软件实现对数据的采集、分析和挖掘，该平台包含有数据的安全协议和数据分析软件，是连接工业物联网数据连接层、接口层和云服务层的重要工具。其连接方式主要通过两种方式： 1)通过已有的现场实时监测设备、自动化系统和信息系统来获取，如智能传感器、智能变送器、油气行业灌区的液位仪、油气的超声波流量计等。这些设备本身就携带大量的数据，可以通过设备连接到霍尼韦尔的物联网平台上。 2)将现场的设备直接通过OPC UA送到云端的数据中心进行数据分析。OPC UA是霍尼韦尔数据连接和管理的协议，它提供了一种开放的互联网数据的连接，既可以带上下文，也有相应的数据安全。 在数据分析和应用层面，霍尼韦尔主要通过数字智能的分析平台，该平台可以帮助客户采集所需的数据，进行可视化的发展趋势分析，得以与其他用户协作，预测和防止设备故障，并能够采取行动做出业务决策。除此之外，霍尼韦尔还提供自己开发的面向移动工业应用的APP软件，确保了工厂的经理、主管等运营人员与企业时刻保持互联。 在应用开发层面，霍尼韦尔提供Matrikon OPC UA软件开发工具包，这是一个不受平台、操作系统或大小限制的集成工具包，能够帮助用户快速、轻松地实现工业软件系统间的互联互通。 e-works认为：霍尼韦尔提出的“至联致远”这个战略口号蕴含的是对连接手段和数据获取的重视。在应用开发层面，霍尼韦尔目前只为企业提供基于OPC UA的软件开发包，以支持异构设备的接入。但霍尼韦尔正在通过搭积木式的方式不断从软件层面寻求平台功能的突破。 8)库卡——KUKA Connect 2017年，KUKAConnect平台正式推出，这是一个基于订阅的平台，不需要进行软件安装。KUKA Connect平台目前提供两种可用的服务。 第一种是KUKA Connect Lite。提供的功能包括：状态监控、设备维护提醒、机器人ID识别数据、控制器数据、规格说明、用户手册、管理员控制台、机器人清单。 状态监测：实现对接入平台的库卡机器人的系统状态进行监测。 机器人ID识别数据：根据机器人ID信息识别数据。 管理员控制台：通过管理控制台实现对各种设备状态的集中展示和操控。 多国语言支持：支持英文、中文、德文等主要系统版本和语种。 维护日志：保存所有系统及设备维护记录。 第二种是KUKA Connect Plus。除了上述功能之外，还能提供的附加功能包括：机器人实时状态提醒、实时故障提醒、可导出的数据报告、实时故障维修与记录、全面的设备日志、机器人4D可视化模型。 机器人实时状态提醒：可实时的通过后台查看机器人状态。 可导出的数据报告：可导出设备状态运行的数据报告。 实时故障提醒：实时的进行故障提醒，避免因设备故障造成损失 实时故障维修与记录：提供实时维修的功能，并对维修过程信息进行记录。 全面的设备日志：提供详细而全面的设备状态及维护维修日志供查阅。 机器人4D可视化模型：能够通过平台虚拟展现实时生产场景下的机器人运动状态模型。 除了以上谈到的功能之外，KUKA Connect还可以通过与Nebbiolo技术的结合，使用fogNodeTM计算设备实现端对端应用能力，从而安全地在机器人和云平台之间搜索、交换、转移数据。 从KUKA Connect平台架构看，库卡的的战略十分明确。即通过搭建云平台接入应用广泛的机器人设备，采集机器人工作状态和运行数据，实现工业机器人状态的实时监控，进而做到性能的优化与分析。KUKA Connect是一种包月服务，制造企业可以自主选择是否接入，一旦接入就按照服务功能支付费用。同时库卡还与第三方合作伙伴开发工业APP，创造围绕KUKA机器人的工业生态。 e-works认为：相对主流的工业互联网平台，KUKA Connect平台的结构简单，功能明确。既能实现对产品的性能监控，也可以通过公有云平台远程服务客户企业。从功能上讲，KUKA Connect就是典型的公有云服务平台。与工业互联网平台存在明显的本质区别。