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邹萍:工业互联网平台IDNICS及其开源生态初步实践

近年来,云计算开源技术逐渐成为云计算发展的重要支撑和导向,改变了以往的信息技术进化模式,引领软件技术标准的发展和创新,深刻影响着整个信息技术产业的发展格局。为进一步探索我国云计算开源技术发展模式,加速云计算与各行业的深度融合,更好地发挥云计算在经济社会创新发展中的支撑和引领作用,促进我国云计算产业快速、健康发展。

由中国信息通信研究院主办、中国通信标准化协会支持的”OSCAR云计算开源产业大会”将于2018年3月21日-22日在国家会议中心举行。在22日下午的工业使用开源论坛上, 北京航天智造科技发展有限公司研发部部长邹萍就《工业互联网平台IDNICS及其开源生态初步实践》进行了演讲!

邹萍:工业互联网平台IDNICS及其开源生态初步实践 idc资讯 第1张

以下为演讲实录:

邹萍:首先,非常荣幸给大家讲我们现在这个INDICS平台和开源生态的初步实践。我主要的题目一个是我们本身平台的一个介绍,另外,关于平台上提供的一些服务和一些国内外的一些最新的情况。

我今天分享的内容是四部分。第一,平台简介。第二,平台提供的服务和解决方案。第三,我们平台的成功案例。第四,关于生态的一些初步的实践和下一步的目标。

我们这个平台是在2009年李院士带领下就提出的,我们专门做关于工业互联网平台相关的一些产业和平台的一个研发工作。我很荣幸本人在2012年左右的时间一直在从事相关的工作。INDICS平台是在去年的6.15在成都工业互联网大会上进行了全球的首次发布,主要定位就是开放式的工业互联网操作系统,对下能够接入工业设备、工业服务和工业产品的一个全要素,对上能够提供基于全产业链产品全、生命周期的工业应用能力。那么,我们这个业务模式上也是支持这种智能化改造、协同制造和云制造三大模式。其实这个业务模式上这三个制造模式实际上是一个递进的关系。智能化改造目前是现阶段的一个重点工作,就是如何基于我们的平台对于线下这种我们叫三亚的一个改造,就是亚设备、哑企业、亚岗位的智能化的改造。因为这个三亚大家不是太熟悉,所以我们其实换了一个词叫做智能化改造,就是对没有接入能力的不具备改造的能力的设备、企业和岗位叫三亚改造。我们把一些企业信息进行改造,能够上云,上INDICS平台,这是第一个。

经过第一个阶段3-5年的智能化改造,我们就能够在平台上为企业提供协同制造,基于我们的一些云端协作的一些应用来进行企业的一个协作,这是第二个阶段。

最后,实现云制造的目标,云智造也是李院士2009年就出去来了,我们科工集团也是本着云智造这个模式。平台提供全层层的从IaaS到DaaS到PaaS到SaaS层的工业互联网服务,同时我们在安全方面也下了很多工夫,包括我们自己建数据中心,提供安全可靠的防护等等一些平台的支撑措施。这个图是在6.15成都发布会上的图,这个指对上提供的一些工业服务,可以理解成IT的一个系统。比如说MAS,还有一些像ERP等等工业服务,工业设备就是常用的产线的设备,包括一些电装、环境等等一些产业设备。工业产品就是指本身具备智能连接,智能互联这个特征的一个工业产品,三大类。那么,这个再网上就是我们的OOT层,也是基于物联网的技术,同时最新提供基于边缘计算的一些计算能力,以及关于对设备的一个从上云端到对设备产线和设备的对下的一个感知,三方面的能力。

通过INDICS平台对设备及能力进行接入。再往上就是IaaS、DaaS、PaaS、SaaS的介绍。IaaS是自建数据中心,DaaS就是数据存储、数据分析、计算的服务。其实这两块可以分为通用PaaS和公用PaaS服务,同时我们也提供这种基于Docker和K8S的容器的动态编排和调度。再往上也是我们自身的特色,以五大核心技术的工业服务组件为核心,一个是包括我们大数据方面,就是大数据智能,第二就是我们自身的仿真能力,因为我们原来做的仿真能力是比较强的,所以这块作为我们一个特色也是提供这种云仿真能力,对外。还有基于机器学习,以及基于边缘制造和最新的研究的区块链技术,后续也会在详细的PPT里面讲到。再往上就是提供上行和下行的关于对外的开放式的API,包括数据类、模型类、服务类等等,以及最上面支撑CMSS的云制造,支撑系统APP.这个CMSS也是我们在6.15进行了首次发布,也是对标西门子、PLM的概念相当于延伸过来的,相当于INDICS平台的一个软件集合,包括一些研发、制造、生产、销售、采购服务等等,就是全产业的APP的一个集合。

目前来说,我们平台定位是支撑制造模式的转型和业务升级,比较符合新时期工业的新型建设体系和能够实现价值链从低端向高端的转型升级的切实的需要。第二,业务模式上支撑不同三个阶段的一个智能化协同制造和云制造三大模式。因为我们现在跟MindSphere接触比较多,他们还是关注生产过程和设备智能化的改造,另外从自身的西门子的设备,OEM的角度来说,先从自身的设备接入,再做智能化的往上的智能服务应用的角度去提供业务模式。Produce也是发展最早的,比较关注产品服务智能化的提升。

本身我们平台提供这种服务能力,一个是比较全层次的IaaS、DaaS、SaaS、PaaS全层次几方位的服务。第二,以五大引擎为核心的工业互联网运行环境,我们叫工业PaaS.通用PaaS是基于CF的弹性伸缩做的,同时支持Dockes+K8S的编排调度,另外我们提供微服务现在比较主流的一个微服务的架构。MindSphere目前主要基于CF来做的。

第二,全要素的接入能力,目前支持Modbus、Profine等,对上支持MQTT、HTTPS网络传输协议,同时提供机加、电装、环境试验等21类工业设备接入能力,同时提供研发、生产、仿真试验等10多种工业服务接入能力,西门子这块主要还是以工业设备接入为主。

目前我们提供九大类的100多个开放的服务接口,工业算法和模型提供工业机器人、高端装备等10多个行业的开发模型。同时,也是支撑这种第三方的工业互联网的运行环境,包括我们现在实现了跟西门子MindSphere平台的互相迁移,互相部署,同时支持异构环境的中间件,组件的互相迁移和API之间的相互开放这种模式。

从SaaS角度来说,相当于CMSS,最上是协同互联,就是智能制造的角度来说,目前是以To C为核心。同时,提供基于区块链的增信认证,金融双创的生态应用。企业层提供这种数据驱动的智慧企业,以及也是对应的西门子”数字化双胞胎”,叫基于”实体+虚拟”的数字化样机,数据化工业软件来提供工业软件的服务,目前在线是提供130多款工业软件在线服务。产线层提供这种仿真规划,以及产线的执行控制等等这种APP的服务。设备层提供基于设备的控制、监控,以及基于边缘制造的服务和应用。安全性来说,目前我们的南美数据中心基本上已经建成,达到了等保三级,对外服务水平是99.95%,跟IDC的机房也是同一水平。

在今年2月份的时候我们也是荣幸获得AI联盟的一个可信云服务的资质认证,这是我们安全防护的一个体系。

这个全景图是我们INDICS平台目前提供的一些产品和服务。其中每一个都是我们可以直接对外去让大家使用的。一个是我们的全生命周期服务,这个是基于我们CF来做的。第二,我们提供全要素的这种服务开放的API,我们叫OpenAPI服务能力开放平台,所有对下的设备以及对上的业务开发和部署服务都是通过能力开放平台对外服务的。第三,我们提供快速设备接入管理的物联网应用平台IoT,目前也是能够实现很快速的分钟级的设备的快速接入。同时提供基于微服务的框架和流程建模,还有中间件的服务。大数据这块的采集分发,这种数据存储和数据计算,数据管理,以及关于人工智能的一个数据建模和算法等等,还有基于区块链的一个服务,后面也是我们目前最新的一个进展,预计是在今年6月份的时候会有一个对外的发布。

第一个就是我们的一个一站式管理应用平台。这块就是刚才提到的,主要是基于CF做的。主要的特点就是能够实现应用的快速的部署和运行,同时提供应用全生命周期的一个管理,同时实现基于代码的一个仓库的托管,还有基于后台的一个组织空间运营配合等等一个账号的管理,同时提供监控和一个中间件的服务的接入。刚才孙总已经提到了,有的东西是不适合作为容器化中间件进行接入的,有的东西比如像Hadoop、大数据其实是基于IaaS的方式提供是比较合适的。所以,对于中间件这个服务管理,我们目前提供了一些像缓存,还有一些消息、日志等等比较快速的这种容器化的方式。还有就是这种大数据方面的,人工智能方面的,这些我们是基于IaaS,相当于混合应用的方式对外去提供。

它的特点一个就是实现高可用,就是它随着咱们用户量的增大会容器化自动的弹性伸缩,自动扩展它的容器。第二,更加全面,从应用开发到测试、部署、运行,包括持续机车,DevOps这种方式迭代也是更加全面的支撑。第三,高可用性,也是实现了用户身份、访问控制、以及灾备的方案,同时基于K8S Docker,目前我们以CF为主,Docker目前也是在同步进行支持。这两款不同的技术其实我们自己也在做一个评估。就是目前我个人觉得,CF是可以理解为比较像类似咱们这种品牌机,就是它还是比较全面的,或者说是它的功能上稍微比较复杂一点,Docker和K8S还是比较偏技术一点,比较适合咱们这种开发者和一些中小的企业。

所以,面对这两种不同的用户,CF可能更适于企业用户多一点,面对两种不同的用户,我们也是提供两种不同的应用管理的方式,对外去提供。

具体的应用场景,首先在我们有一个开放的中心,在我们的中心注册成为开发者,通过一些框架进行本地化开发,或者云端开发之后,在我们的平台上进行应用创建,然后绑定相应的服务进行数据的一个初始化,最后把代码部署在我们的平台上,然后进行应用的检查,最后申请发布。发布通过之后,我们还有一个类似于AppStore的方式,就是可以直接在我们的应用商店上进行申请发布,对外提供服务。相当于从开发到上线、部署,以及到最终的应用商店的发布全过程,全流程的一个一体化的方式。

第二,服务开放平台的一个介绍。这块目前主要是提供两大类,一个是对上,一个是对下。对下主要是接那三大类:设备、服务、产品,提供标识、事件、运行、安全这种服务的解析。对上也是提供这种模型、数据、服务、应用管理,以及安全类的这种API服务。每一种类型目前我们一共发布了将近,就是平台类的100多种,将近200种。它的特点我们API直接可以可视化调用,比如这个设备上云之后,对设备进行数据的可视化测试,或者编辑,直接通过我们在线验证就可以直接调用API进行可视化测试。另外,参数也是可定义的,我们不光是自己做API,同时也允许第三方他自己觉得很好、不错的API也可以直接对外发布到这个平台上面进行自定义的管理。

整个来说,一个是关于平台类的API提供100多个,将近200个应用。另外,我们支持Web网上的方式,还有手机端,还有通过云端Web服务器的方式都可以进行接入,我们所有方式都是基于API进行调用的。现在正在做的也是将来会支撑长久性的连接协议,能够快速的形成不同的组建服务的协同。

那么,具体的场景我们的API一个是用在应用开发,这个是比较多的,就是需要什么样的数据,需要什么样的接口,我们这边是以开发的方式对外进行提供。第二,实现应用的快速部署,开发完了之后,通过API可以直接在上面进行部署。第三,实现对下的设备接入和数据采集。

第三款,物联网应用平台,也是一个比较主流的产品,类似于咱们现在百度的天工,还有阿里的物联网平台,也是同等水平的一个产品。它对设备终端可以实现快速的接入和管理,另外提供两种方式进行接入,一个硬的一个软的,硬的是我们跟西门子合作的一个产品,就是一个盒子,可以实现快速的设备的配置接入,目前像3G、4G技术,还有比较常见的工业协议可以快速的实现接入。第二个是提供软的方式,解决我们通过虚拟网关的方式,通过API只要符合我们标准就可以直接对上进行接入。接入之后通过这个平台大数据的分析和存储,通过大数据的分析算法和处理,对上我们也是API的方式提供智能化的服务应用的一个可以快速开发APP,一个是可视化工具、数字建模,第二就是通过API可以调用这些设备,还有一些数据。

它的特点来说,一个是网关这块提到了,支持两大类,硬的和软的网关介入。第二,采用标准协议,包括MQTT,最大单台服务器支持数十万的并发,所以用户,包括设备越来越多,将来MQTT会成为我们主流的方式去接入。还有支持数十万级的设备,还有支持百万的设备的实时传输,还有TB级的数据存储。一个是跟本身的服务器资源很有关系,还有跟存储量有关系,因为我们是自建数据中心,目前我们数据中心能支撑百万的设备,存储一年左右的数据都是可以支撑的。数据分析这块也是提供大数据的一些,一个是通用的一些算法,包括分类、聚类,还有一些关联、规则,推荐的一些算法,同时也支持这种机器学习的一些算法,比如说一些神经网络,还有一些人工智能等方面的算法。同时,我们也做了很多行业的,比如说我们做能源类的,就是我们跟火电,还有一些高端装备,我们本身就是做高端装备的一些算法,以及一些像我们跟家电行业,跟格力也在做一些基于设备的一些预测和预警分析等一些工业算法。同时,提供这种设备的实时化的云监控、云检测的可视化平台。

那么,整个来说,最左边是我们支持各类设备的接入,通过一软一硬的网关能够快速实现设备上传到云平台。同时,对设备提供设备的认证、数据的采集和分发,最终进入到大数据的平台,进行数据处理,一个是离线的,还有一个实时的,最后以API的方式对外提供智能服务的快速的构建。

它的一个应用场景,一个就是基于这个盒子能够实现21类设备的接入。另外,支持产线,产线我们可以理解为很多设备的集合,也是支撑这种集群化的设备的接入。其实这两个对平台来说都是同样的方式进行接入。然后,我们还支持这种像企业级的工业服务,像它有自己的ERP、POM等等,它自己的IT系统,这种也是通过API的方式。当然,这个是走不通的接口和网关的方式进行接入。

这块是我们提供两个微服务开发的一个建模的工具。一个就是我们的X4,我们原来叫HTX3,这个是今年做的一个升级,主要工作就是支持这种微服务,今年也是要基于Double,就是阿里提供的开源框架基于多种协议的微服务的改造。基于微服务框架,可以直接快速的接入INDICS平台,不需要做任何改造,直接微服务改造云化的方式,对上就可以接入了。

第二,流程建模,BPM,这块已经已经成熟了,基本上都是基于BPM标准,以及现在开源东西也很多,我们也是基于这种方式接入,能够实现流程的自定义。同时,我们也做了很多改造,包括可以支持企业这种多租户的流程方式,每个企业有自己的流程可以实现企业流程自定义,以及自己的权限、角色等等都可以实现这种多租户的方式改造。

下面是我们企业中间件,这块也是比较成熟的一个产品,这块由于时间我就不多说了。

下面是大数据这一块,主要分为采集分发、数据存储、数据集散分析和数据管理。

采集分发这块,大家知道,我们现在设备如果是少量的还可以,如果是数十万,甚至上百万的设备并发,它这个采集分发压力就非常大。刚才孙总也讲了,消息队列我们采用这种方式,也是基于KaFka的方式,单台也最多不超过10万,目前我们控制在单台8-10万的并发。还有很多企业可能有自己的存储和处理的逻辑和存储接口,这种需求怎么办呢?我们通过分发引擎可以指定不同的消费者,让他自己去处理他的数据。另外,我们的存储也是提供工业级的持续数据库,还有离线的、内存的、列式的数据存储方式,多种存储方式。数据计算这块也是支持Spark、Storm, 还有一些离线方式。主要实时计算基本长都是通过Storm方式实现,包括设备的开机率、关机率,还有运行状态的分析都需要达到秒级的实时在线分析,这个我们是通过Storm实现的。还有需要进行离线分析,比如设备的OEE分析,相当于对历史数据进行一个分析,每天大概都要分析一次OEE的设备利用情况,所以我们采用Hadoop的Apache方式进行计算。同时,大数据因为组件非常多。

这两块现在是比较前沿的正在做的两个产品,一个是人工智能,一个是区块链。人工智能这块我们最终的目的也是以平台的方式对外提供很多的工具和API和相应的组件,这三种方式让用户也能够快速的去搭建自己的人工智能的一个应用和服务,这是我们的一个目的。那么,今年很有幸我们也是申请了信通院的AI联盟的一个人工智能测试床,随着这个测试床的推进,我们的平台预计也在6月份有一个初步的发布。那么,这块我们也是基于目前主流的人工智能引擎像TensorFlow等对外提供统一的人工智能算法环境。

第二,我们自己的有行业特点的一些工业算法库,以及支持可视化、数据建模、工具,和一些API等等。

区块链这块,我们整个航天科工集团自身也是基于区块链做了很多应用,反过来这些应用如何形成一个相应的平台化产品这是我们今天也在做的一个事情。也是放在INDICS平台上,对外提供组件、工具等方式。主要应用场景,因为有很多工业级APP,所以一个是基于区块链的合同签定和履约,就是本身的企业之间的在线协作可以进行区块链快速的进行跟踪。第二,实现区块链的场景质量追溯,可以很快速的去场景的每一个环节都可以反向去追踪,追溯。第三,基于区块链的能力共享激励,其实这个就是我们现在叫积分细分,云币可以通过它的交易、信用认证的情况来基于区块链进行安全的云币的积分规则、积分存储。

基于我们平台的几个解决方案。第一,基于平台进行快速开发。这块就是从头开始一个新的应用如何开发?这里边也是先通过这个平台成为开发者,然后这个全新应用通过我们提供的一些开发工具以及相应的服务组件进行线上或者线下结合的一个开发,开发完了之后通过我们的应用全生命周期管理工具在线进行可视化的部署和运行。

第二,很多企业自身有自己的APP,如何进行上云的改造,也是一样的。它有很多中间件和很多存储服务,需要跟我们这个中间件和服务进行绑定。通过我们的CF提供相应的API进行快速的接入,最后实现容器化的部署,这就是传统的应用方式,甚至还有C/S的方式,怎么接到云端。我们知道容器是不支持C/S的模式的,容器都是基于B/S的模式的,现在我们可行的方式一个是可以把它的应用数据还有所谓的中间件迁移到云端,迁移到PaaS.第二个方式就是本身的C/S我们通过IaaS虚拟化的方式比方说也有很多实现多租户隔离,比如通过虚拟化,或者是远程桌面的方式把它拽过来,让用户及时感受起来,也是在云端一样的去使用,这是一种方式。第二种是比较传统的一些数据库,比如他可能用Oracle,或者SQLServer,本身中间件很多都是开运的,不一定支持商业化的应用,怎么办呢?一样的它得做改造,把数据库迁移到我们相应的规则的数据库里面,然后中间件作相应的改造,然后通过PaaS云化方式支持整个相应的迁移和部署。

这是微服务的一个改造方式,怎么把我传统的应用拆成一个一个细分力度很细的微服务,我们也是提供几个,一个是微服务的引擎,然后提供这种微服务的消息,VPI的方式,能够在线让它快速的进行微服务的改造。

最后一个解决方案,企业如何上云。首先,得成为我们航天网的用户,同时申请设备的接入,然后进行相应的设备的配置,通过接口方式进行数据上传,然后通过我们在线的一些设备建模,数据建模的一些工具进行快速的开发,这是我们的解决方案。

成功案例这块也是有三个案例。第一,华数机器人,是做中央产线的一个数据厂商,我们借了他们4000多个设备,使显得70多个数据和相应的故障预测模型,能够实现在设备云端的一个设备的状态,以及故障报警的分析。

第二,跟国电合作的一个案例,这个需求非常大,风机目前有200个在全国,每一个风机有200个采集点,而且是实现实时的、秒级的传输,一天的数据量大概有20G左右,所以存储非常大。所以,借助INDICS平台,我们因为自建数据中心,而且平台都是现成的。所以,他跟我们合作,把风机数据全部迁移到我们平台上来,实现了一个是快速的巡检,以前都是人工去巡检,现在是通过我们平台实现自动化巡检。第二,可以为它提供绿色性维修的方式,降低人工巡检的成本。

第三,我们最新的案例,跟深圳工业院做的欧科云应用上云。我们双方也是形成一个生态,一个是他按照我们标准进行平台的接入、迁移,对他来说,咱们双方互相运营,可以把他的厂商和他的一些设备更好的做推广,迁移到我们平台。对于我们来说,我们相当于多了一个行业应用。他是做空调行业的,不管是空调行业,涉及到能源行业,还有其他的家电这些东西都可以在这个能耗云平台上面进行生态的接入。

因为咱们是做开源的大会,我们也想几个原则,如何能够让第三方快速的进行生态建设。第一,本着技术开放的原则,所有的合作伙伴均可以使用这个平台发布各类技术资源。第二,合作共同来开发。比如说Open云的方式,也不是光我们自己做,我们提供平台和API,上层应用可以大家一块来做。第三,成果共享,来共同为其他的对象服务进行更好的推广。第四,所有的成果我们集中管理,我们建相应的生态、主站,还有开发者联盟和应用商店进行管理和维护,这是我们的几个方式设想。

目前来说这个效果还不错,我们目前的开放云中心对外也是进行了全球的发布,目前加入到INDICS开源生态的企业一共144家,开放的产品服务有13类,其中API有400多个可以直接在线去调用和使用。这是我们的一个API对外的一个介绍,就不多说了。这是我们的一个开发者联盟,在去年进行了一个相应的成立,在集团内外也是取得了不错的成果。我们同时也会定期去举办相应的培训,还有一些基于平台的一个开发者大赛。其实大家可以访问我们的官网,现在就在做基于APP INDICS的APP大赛,每年都会定期举办,而且还有一些获奖的,排名靠前的好像还有一些奖励,有一些礼品。

最后,我们下一步的工作目标。第一,建设一个全面的产业链,产品全生命周期的安全、可控的一个工业互联网平台,核心还是自主可控的技术。第二,打造三个”百万”,一个是CMSS能够支撑百万设备APP的入云,百万设备以及百万企业的入云。第三,支撑智能化改造、协同化改造和云制造,我们三个战略的目标,我们相当于是坚定不移,坚定这个战略定义来一步一步的去打造我们这三个生态。最后,推动整个产业链的整合和体系的重构,能够支撑新制造和新工业体系,大力推进国家的转型升级。

我的介绍就这么多,谢谢!

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