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制造企业实施工业互联网平台的架构及关键问题研究
「在本文中,工业互联网作为特定领域、工作负载优化和增值功能的集合进而为推动制造企业转型奠定基础。制造企业正在开发和部署称为洞察系统的新型解决方案,将企业数据以及客户参与数据与分析器相关联,以期进一步发展。本文提出了支持洞察系统的通用架构模式,并提出了系统实施过程中的关键问题。(2021-1-24)」
关键词:工业互联网;洞察系统;数据综合处理
  中图分类号:F414文献识别码:A文章编号:2096-3157(2019)12-0100-02一、引言
  作为云计算技术向制造领域延伸的重要载体,工业互联网融合了先进制造技术、互联网、云计算、物联网和大数据等信息技术,它是一种实现云计算范式的公共服务载体,通过虚拟化、服务化和协同化汇聚分布、异构的制造资源和能力,在制造全生命周期的各个阶段根据制造服务需求方的需求,提供优质、及时、低成本的服务,实现制造需求和社会化制造资源的高质高效对接。本文将讨论企业如何实施工业互联网平台的相关问题。首先阐述了工业互联网的发展历程及定义,随后讨论了常见的工业互联网架构模式,最后本文总结了工业互联网发展过程中面临的一系列技术挑战。
  二、工业互联网的定义
  本文将工业互联网定义为跨云架构所有层的特定领域、工作负载优化和增值功能的集合,支持行业或地域的应用程序功能[1-3]。工业互联网平台使企业能够通过连接和分析来自企业的数据(也称为记录系统)以及从与他人交互收集的数据(也称为参与系统)来生成新的业务模式。我们将新类型的解决方案定义为洞察系统解决方案。此外,工业互联网旨在通过采用“开发和运营的组合”的方式简化解决方案生命周期的管理并提供创造力,使团队能够在几天而不是几个月内将新的解决方案交付给客户。
  三、工业互联网的通用架构
  研究表明,使用传感器收集数据成本的下降已经为企业带来了巨大的数据商机。与此同时,消费者、政府和第三方机构产生的公开数据的激增,也吸引了制造企业开始探索使用该数据来提供更好的个性化体验。最后,云中价格较低的计算和存储能力的可用性,使制造企业能够以比使用自己的内部IT基础架构低得多的价格进行开发和分析。
  图中描述了企业工业互联网的通用架构模式。最底层的是基础设施即服务层(IaaS),它提供支持洞察系统解决方案所需的基本计算能力和存储能力。基础设施即服务层可以通过私有的或公共的混合云环境来实现。
  基础设施即服务层之上是平台即服务层(PaaS),它提供更高层次的抽象平台,包括高性能计算、数据库即服务等。更高级别的安全性和符合规定性功能是该层的关键需求[4]。
  由于该平台的设计目标是支持解决方案,因此位于平臺即服务层之上需要一个解决方案管理层。解决方案管理层提供专门用于支持解决方案的组件作为高级抽象。首先,每个行业都会开发一套通用的分析和可视化工具,用于支持该行业内的多个用例。其次,企业将使用提供一组应用程序界面的子组件或构建块来构建解决方案。
  解决方案将由一组解决方案构建块组成,并且模式被编码为解决方案模板定义。该模板指定解决方案的基础设施即服务层和平台即服务层要求以及部署所需的任何解决方案配置参数。支持灵活的解决方案部署能力是洞察系统解决方案工业互联网的独特要求。解决方案部署和管理组件将解决方案模板和关联的服务水平协议作为输入,并使用最先进的技术自动创建适当数量的虚拟机,并且需要在工业互联网上创建解决方案实例[5]。
  洞察系统解决方案的一个关键特征是分析外部数据进而产生新的方案。数据通常以原始数据的形式提供,并且进行综合处理。数据综合处理是指将原始数据清理、提取、转换、集成和解析为实体的过程,以便解决方案可以针对实体运行查询。在图中,来自社交媒体、移动设备、传感器的数据都被视为原始数据。交易数据是结构化的,但仍需要作为综合处理过程的一部分进行处理。数据管理产生语义上一致的实体集合,例如客户简档,企业简档或者产品简档,每个实体具有从处理的数据分配的一组预定义属性/值[6]。
   洞察系统解决方案中使用的第二个数据源是第三方供应商提供的综合处理过的数据,作为行业知识数据集。行业云平台需要提供用于知识提取和数据管理的机制,以供解决方案使用。最后,使用基础服务集开发行业特定解决方案并部署在工业互联网平台上。
  四、系统实施过程中的关键技术问题
  1.安全性和合规性
  对工业互联网中运行的工作负载的安全性和合规性的担忧,仍然是企业决定是否采用云平台解决方案的关键因素。服务提供商需要在其工业互联网平台的整个设计生命周期中考虑安全性和隐私[7]。他们还需要提供证据证明已有足够的安全措施用以防止数据中心发生数据漏洞,并且企业的敏感数据和知识产权将始终受到保护[8]。
  2.数据管理和综合处理
  数据已成为企业的一类资源。通过数据挖掘可以为企业发展提供新的解决方案。关键的问题是要确保服务提供商和工业互联网平台可以成为数据的管理者,并简化包括其内部、私有数据和外部数据组合的集成、综合处理和管理。企业再也无需承担按项目重复的数据综合处理的费用。数据和信息可以作为企业的共享数字资产进行管理。
  3.混合云管理和优化
  随着公共基础设施即服务云和基于云的服务变为现实,企业寻求混合云解决方案,以安全的方式简化、集成和均衡基于云的服务的使用。混合云允许企业将其私有云基础架构连接到公共云上,并在两者之间无缝分配工作负载。工作负载的分配和管理需要集成资源和服务供应、监控、事件通知、自动化和服务管理,同时考虑到数据敏感性带来的限制。简化且易于管理的解决方案可以更轻松的配置、控制和管理跨云连接。
  4.服务水平协议
  服务水平协议(SLA)是区分众多提供云解决方案的服务提供商的关键因素,对于企业来说,该问题更加复杂,因为SLA提供商往往跨越多个地理位置,新的洞察系统解决方案是使用不同供应商提供的构建块构建的。SLA的标准化将提高市场中云服务的清晰度和理解。   五、结论
  本文提出了工业互联网平台是新的洞察系统解决方案的基础,且该解决方案结合了大数据、社交媒体、移动云和分析技术。在分析了工业互联网平台的通用架构模式的基础上,提出了支持新的洞察系统解决方案仍需要解决的几个关键问题。
  参考文献:
  [1]程颖,戚庆林,陶飞.新一代信息技术驱动的制造服务管理:研究现状与展望[J].中国机械工程,2018,29(18):2177~2188.
  [2]徐泉,王良勇,刘长鑫.工业云应用与技术综述[J].计算机集成制造系统,2018,24(08):1887~1901.
  [3]李凌.中小城市工业云的设计模式[J].电信科学,2017,33(05):133~142.
  [4]Michael Pearce,SheraliZeadally,Ray Hunt.Virtualization:Issues,security threats,and solutions[C].ACMComput.Surv.2013,45,2,Article 17.
  [5]TrieuChieuet.al.Simplifying solution deployment on a Cloudthrough composite appliances[C].IPDPS Workshops 2010.
  [6]Laura Chiticariuet.al.An Algebraic Approach toDeclarative Information Extraction[C].Proceedings of the 48thAnnual Meeting of the Association for Computational Linguistics,pages 128–137,Uppsala,Sweden,11~16 July 2010.
  [7]Richard Chow et.al.Controlling data in the cloud:outsourcingcomputation without outsourcing control[C].In Proceedings of the2009 ACM workshop on Cloud computing security(CCSW '09).ACM,New York,NY,USA,85~90.
  [8]Siani Pearson.Taking account of privacy when designing cloudcomputing services[C].In Proceedings of the 2009 ICSE Workshopon Software Engineering Challenges of Cloud Computing(CLOUD '09).IEEE Computer Society,Washington,DC,USA,44~52.
  作者簡介:
  1.周鹏,供职于天津市企业技术创新服务中心、天津市工业和信息化局教育中心,高级经济师,管理学博士;研究方向:信息化。
  2.陈子星,天津理工大学管理学院硕士研究生。
  3.李旭东,天津理工大学中环信息学院讲师,硕士;研究方向:数据分析。
  4.魏津瑜,天津理工大学管理学院,教授,博士;研究方向:企业信息化,智能制造。
(晶熊)
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