>>返回主页
工业互联网产业联盟总体组、中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所高级工程师蒋昕昊:工业互联网体系架构2.0

2019-02-22 12:15

蒋_副本.jpg

  首先关于工业互联网体系架构2.0,说三个方面,第一个是1.0回顾,第二是2.0方案初步设计,第三是发展与展望。

  在1.0发布的时候,整个中国的工业互联网是遵循着网络、数据、安全三大体系和三大关键要素来发展。1.0本身的意义可以说非常重大,作为中国整个工业互联网发展的顶层设计,指引了我们不论从政府还是到产业界,还是到技术研发,从技术研发到整个应用落地,整体的一套贯穿的流程和体系,还有整体的相关的功能模块和关键的实施场景都有所定义。

  对于体系架构而言,这张图展示的是工业互联网体系架构2.0在整个AII联盟里所承担的一个位置,可以看到是在最底下,是一个基石也是一个基础。之上是网络、数据、安全,包括新技术研发,包括垂直行业实施,都是在这个基础之上有所设计和协同。

  从技术研发创新到应用到商业化,到最后整个生态构建,相当于是一条主线串起来,我们也是来自于不同领域,特别是对于越复杂的系统,越需要有一个体系架构来引领。正是处于工业互联网特殊的地位和特殊的复杂性,使得体系架构这个工作非常有意义也非常有必要。

  体系架构1.0本身意义重大,凝聚了各界的共识,从科研创新到最后产业实践应用,知道了多层面的工作推进。我们可以说网络数据安全目前已经成为整个中国工业互联网推进的方法论,首先产业确立了共同语言,从工业到ICT,本身领域跨度非常大,大家所说的很多事情,包括最初的技术基础都是非常不一样的,最后大家能够融到一起,能够成为一个真正的量化深度融合。

  第二是行业找到实施路径,不论是离散制造业、流程制造业,甚至在制造业之外的其他垂直领域,比如能源、医疗、建筑等,都能获得思考与启发。第三是市场找到解决方案。工业互联网体系架构2.0到底在讲什么,为什么1.0发布三年之后要推出2.0,主要是因为新技术与实施落地需求驱动,新技术不断推动各个领域进行深度融合,更是对于整个工业和制造业而言有了一个更深层次的变革,我们看到体系架构1.0当中对新技术的涉及比较少,是因为它本身原理性的阐述已经非常透彻,因此我们觉得有必要在2.0当中对新技术有进一步的挖掘,同时我们认为丰富细化要素,包括强行产业协同和指导,1.0本身是一个共凝试图,2.0的时候从一张视图扩展到三张视图。

  第三个是构完整体系,加强国际对接。从美国的工业互联网IIC本身的工业互联网体系架构,到德国的工业4.0的体系架构,都可以看到越是复杂系统的跨领域之间的融合,顶层设计就愈加重要。从标准到最后的实施都有所涉及,把我们的体系架构进行扩展,以更便于和国际上进行对接。我们初步设计,在1.0当中是以一种朴素和简单大方的方法论,把整张视图,也就是网络、数据、安全三大要素展示出来,2.0当中要融合工业软件和通信的方法论,工业架构的方法论。第二个软件架构方法论,本身的体系化、需求化和数据化是更加强调的,强调了整个以数据模型为贯通的体系架构的设计,对于通信架构,组件化和交互化非常强调。

  工业互联网作为这三大领域的集成和融合,有三方面特征,一个是综合化,综合整个工业、软件、通信的方法论,第二是体现网络、数据、安全综合领域和关键系统。同时是需穷导向,这个架构制定出来一定是从需求出发,因此增加了业务视图,对于整体的需求包括价值引领进行了定义,定义相关核心功能,包括系统实施,也就是实施视图。第三是结构化,面向数据流,以数据贯穿,自顶向下,层层映射。这是三大视图,有点像42010标准所制定的,分为业务视图、功能视图、实施视图。

  未来我们也会发布工业互联网体系架构2.0,相关视图的设计,这张是业务视图,工业互联网发展到当前这个阶段已经成为数字化转型的关键支撑,分为四层,上层的产业层里面通过人机物连接,包括全要素、全产业链、全价值链的全面互联,这是从国家和产业层面,我们需要达到一个什么样的目标。再往下细分导向,针对每个企业而言,细分为商业层、能力层和场景层。商业层CEO所关注的战略目标和战术方向,不详细展开,包括里面的商业模式价值的创新,包括生产效率的提升,包括运营成本的降低,都应该有所体现。

  比较关键的是在这个导向之后我们需要由工业互联网来赋能,需要五大能力,不同的应用场景对应不同能力,智能化生产、网络化协同、规划化定制、服务化延伸。对于数据功能视图,1.0本身是一张功能视图,三大要素集中在其中,2.0当中把它进行展开,侧面是三大要素,相当于抽页式的方法,每一面都能展示出它本身的详细功能,包含功能之间的交互模块。我们认识到当前的工业互联网已经不只是一个网络的基础设施,从设备到产线和车间,包括它本身的工厂企业再到跨企业整个产业链,都有工业互联网本身的闭环,包括优化,在当中进行分析。

  在数据功能这块,感知控制、数据管理和决策优化是工业互联网数据功能基本层次,在这个基本层次当中信息流从下到上,控制流从上到下进行闭环,这个闭环在很小的设备,在系统当中都有所体现,是水平化的,在所有的个体当中都有所体现。第二是网络功能视图,互联、互通、标识,这三大基本功能领域。我们面临更多元化更多层次的应用场景,更需要我们有更多的网络管理的要求或者相关的定义,来对整个网络功能进行定义。

  对于安全功能视图,五大安全仍然在细化延伸当中,1.0当中提到五大安全,2.0依然有所延用,也面临安全风险,比如平台安全、云上安全,还包括智能终端和智能设备的安全。不断进化的安全防范将被动升级专项主动进化,未来将会是迭代自动化的安全防护体系,希望通过功能视图来进行构建。实施视图,从设备到产线到整体的企业再到跨企业,也就是产业链之间,本身都应该有自己的一套实施和一套闭环,在整个实施当中,平台包括数字孪生体作为关键的两个要素,整个四层层层递进。

  在设备孪生体基础之上,车间和产线的数字孪生体由很多设备数字孪生体构建,同时在这个基础之上有一些上位机还有一些智能网关等等一些新的边缘计算技术在里面。在产线和车间实施这一层,功能有所扩展,从本身非常底层的数据采集和集成扩展到了数据集成和管理,再到上层的建模,甚至到监测预测运维分析。

  在这之上,企业平台包括整个企业的数字化孪生体,它是由产线和车间路子孪生体构建的,通过企业云包括企业网络之间的互相打通,甚至包括企业外网和大集团之内的小企业之间互通协同。最后是跨企业的平台,这个可以认为工业互联网当前应用发展非常成熟或者非常热烈的领域,跨企业平台所承载的功能和作用包括设计协同、产业链协同、资源灵活配置、制造能力交易等,这一系列的功能可以看到最终能够构建出来是一个大的行业镜像,行业的数字孪生体。

  最后介绍发展与展望,还要做一些很实质的推动,架构本身不分语言,也不分是否需要去讲,今天在这里向大家发布,可能很大的意义在于大家自己的理解,同时我认为它是促进我们国际之间交流的非常重要的桥梁,也可以达到一个国际共识。第二是推动新技术在架构中融入和探索,我们联盟里纳入这么多企业,不同领域的新技术新创公司,也希望这些公司能够把自己的新技术纳入到整个架构当中。第三是指引垂直行业对架构部署与应用,整个架构相对通用型,在每一个行业甚至每一个企业或者每一个场景当中都应该有个性化的,为每个垂直行业在结合自己的行业特色和需求痛点进行开发和实施。汇报一下联盟的进展,下一步我们会依托2.0,开展白皮书撰写,开展国际架构对接,包括基于架构2.0测试床与优秀案例,包括架构2.0系列丛书等。

0