|
工業操作系統是工業互聯網發展的終極形態工業操作系統與工業互聯網 -杭州創馳藍天科技有限公司 說到操作系統，工業涉及到的類操作系統很多，工業控制系統、工業自動化系統和計算機操作系統等等，他們在各自領域都起到舉足輕重的作用。 下面做一下簡單的介紹： 1、工業自動化系統的定義是指機器設備、系統或過程（生產、管理過程）在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現預期的目標的過程。 目前自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標志。 2、工業控制系統是對諸如圖像、語音信號等大數據量、高速率傳輸的要求，又催生了當前在商業領域風靡的以太網與控制網絡的結合。這股工業控制系統網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業控制網絡互聯、無線技術等多種當今流行技術融合進來，從而拓展了工業控制領域的發展空間，帶來新的發展機遇。 控制系統的結構從最初的CCS（計算機集中控制系統），到第二代的DCS（分散控制系統），發展到現在流行的FCS（現場總線控制系統）。 3、計算機操作系統定義是管理計算機硬件與軟件資源的計算機程序。操作系統需要處理如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入設備與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務。操作系統也提供一個讓用戶與系統交互的操作界面。 目前，底層的自動化系統和控制系統是相對來說成熟的體系，在國外都是經過幾百年的沉淀，除了個別控制技術有一些中國廠商的身影，如中控自主研發的DCS，很多都是被國外壟斷，包括西門子、GE等，基本上很難做一些深度的突破。 但是如果我們仔細觀察會發現，在控制系統之上、應用之下的這一空間，缺乏一個統一的平臺或系統來支撐整個數據的采集和流轉、應用的對接和互通以及各種系統的承載和協作交互，缺乏一個“虛實之間”的橋梁，把底層的系統和上層的應用打通，即在底層系統和上層應用中間缺乏一個呈上啟下的工業操作系統來承載這一使命。
首先我們來看看工業互聯網平臺的定義（雖然我認為現在來說也沒有一個全面深刻的定義）： 工業互聯網平臺是面向制造業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業云平臺。 工業互聯網的本質和核心是通過工業互聯網平臺把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來。可以幫助制造業拉長產業鏈，形成跨設備、跨系統、跨廠區、跨地區的互聯互通，從而提高效率，推動整個制造服務體系智能化。工業互聯網有利于推動制造業融通發展，實現制造業和服務業之間的跨越發展，使工業經濟各種要素資源能夠高效共享。 但是，對于工業的體系和場景，相對于工業的重要性和復雜度，工業互聯網平臺定義的能力還遠遠不夠，還需要更加深化、更加具象、更加專注的針對工業生產制造本身進行深度窺探和覆蓋。 賽迪智庫信息化中心工業互聯網研究室主任袁曉慶表示：工業互聯網本質是一個基于云的開放式工業操作系統，其功能類似微軟的Windows、谷歌的安卓系統或者蘋果的iOS系統，如今工業互聯網平臺已成為新工業革命的關鍵基礎設施、工業全要素連接的樞紐和工業資源配置的核心。
本質上，工業操作系統是工業互聯網平臺的終極形態，相對工業互聯網平臺來講，工業操作系統在能力、完整度、匹配度和實用度上更加突出，工業操作系統在技術深度上比工業互聯網更加強大，對于數據的采集、存儲和應用的能力更強，體系的完整度和耦合性更加優秀，更加具有實用性，對于工業體系各場景的匹配度更好，范圍更廣，最重要的是，基于工業操作系統開發的應用更加下沉，更加符合客戶的需求，更能打通底層、中層和上層，從而更加具備工業屬性。 工業操作系統介紹 supOS工業操作系統以企業為中心構建面向過程監控、生產管理和經營決策的一體化應用平臺，通過平臺+工業智能APP的方式實現企業客戶的信息化、數字化、智能化升級轉型，致力于打造服務于企業、賦能于工業的智慧大腦。supOS 提供的橫向和縱向彈性擴展能力，可滿足智能制造細分行業中企業從小到大，從單一優勢業務發展為多元化集團型應用的場景。當前聚焦在生產管控業務領域，具有數據采集和 Web 流程圖發布、趨勢展示、報警展示和 Web用戶權限分配等功能，可根據行業客戶的具體需求進行業務場景方案的定制開發，客戶技術人員和合作伙伴可基于supOS進行基于場景化的APP開發。 應用架構如下圖所示：
應用架構主要分為三層： 邊緣智能層主要負責企業大數據平臺的數據接入和邊緣計算場景 應用。系統提供多種工業標準數據協議接入能力，如 OPC、ModbusTCP、Modbus RTU、IEC104 等，滿足國內外主流廠家的 PLC、DCS、SCADA 等系統軟件的實時數據接入。同時，工廠中的生產信息系統（如 MES、WMS、EAM、LIMS）和上層信息管理系統（如 ERP、OA、SCM、CRM 等），在實際應用中數據的特征具有多樣性，一部分管理數據與生產控制具有強相關性，具備較高的實時性和可靠性要求；另外一部分管理數據主要服務于管理人員的統計分析和決策依據，對實時性的要求相對較低，只需及時按需提供即可。 supOS 工業操作系統平臺層主要負責構建企業大數據平臺，處理海量多元數據的接入，對元數據進行統一定義和重組織，提供數據存儲、查詢和應用服務。同時，平臺提供提供工業大數據集成、分析、挖掘和可視化展示的一整套 IT 工具集和模板庫，工廠的不同角色（生產者、管理者、經營者和業務專家們）在平臺上可以進行數據的創新應用開發。 工業智能APP層主要面向企業行業工廠運營過程中的各個崗位人員使用的應用功能入口，這些工業 APP 從輔助操作、生產管理、調度優化、安全管理、能源方案分析、設備資產管理等方面幫助工廠的生產人員和管理人員，減輕工作負擔，提升工作效率，從而實現智能化的工廠運維管理。同時，利用平臺提供的工業 APP 組態環境，工業智能 APP 可以針對特定場景、特定需求進行個性化快速開發。 工業操作系統特點 信息全集成平臺 信息全集成主要負責采集工廠的人員、設備、裝置、物料和產品等信息數據，打破廠內的 DCS、MES、WMS、OA、SCM、CRM、ERP、CCTV 等業務系統的數據孤島現象，實現工廠的生產數據、管理數據和運營數據有效融合。通過建設大數據集成平臺，形成生產要素的大數據畫像，實現多業務系統的有效融合、聯動，對工業企業幾十套“煙囪式”信息系統進行 APP 化遷移。
工業微服務架構 supOS 工業操作系統通過工業微服務來實現機理模型算法的模塊化和軟件化，滿足工業 APP 的運行和擴展。一方面，基于不同行業、不同領域經驗知識所提煉出來的各類原始機理算法模型通常缺少對外調用的接口，也往往難以進行獨立的調試、運行和升級，需要用工業微服務的方式將這些機理算法模型集成起來，封裝成可獨立調試運行的單一功能或服務模塊，提升易用性和可維護性。另一方面，在工業互聯網平臺中基于工業微服務模塊進行工業 APP 開發，既能夠借助工業微服務并行開發、分布運行的特點，有效發揮平臺海量開發者接入、資源彈性配置、云化部署運行等優勢，又能夠利用工業微服務獨立隔離、靈活調用的特點，克服工業 APP 所面臨的快速運維、持續迭代、個性化定制等問題。
工業 APP 開發環境 supOS 工業操作系統提供的可組態的工業 APP 開發環境，通過圖形化、組件化、模塊化的向導式應用構建，有效地降低 APP 開發和設計的 IT 門檻。用戶只需要關注應用場景和業務流程的分析和設計，利用平臺提供的表單設計和工作流設計工具，可快速開發 APP 應用。平臺提供微服務容器框架，每個 APP 都運行在一個獨立的容器中，可實現熱插拔。通過平臺提供的交互式業務和流程設計器，滿足流程圖監控、在線報表、APP 業務管理頁面、工作流管理、Dashboard 分析、大屏畫面、數據 DIY 分析等一體的混合業務編排和場景設計。
數據 DIY 分析與展示 平臺提供的數據 DIY 分析工具，用戶可通過組態方式實現多元數據的自主分析與利用，如建立生產看板、能耗看板、設備預警看板、重要指標參數看板、重要攝像頭監控等。工業過程中產生的時序數據、流式數據和關系數據，利用不同的展示方式，可實現多元數據的可視化綜合應用。平臺為每個用戶提供個人空間，用戶可根據自己關注的內容進行個性化定義，個人空間內容可進行權限控制。在可視化工具方面，平臺提供了一整套數據展示的控件庫，包括基礎圖元控件、圖表控件、報表控件、趨勢控件、實時報警控件、歷史報警控件和視頻控件。基礎圖元控件包括矩形、圓角矩形、橢圓、弦、扇形、多邊形、按鈕、棒狀圖、管道、直線、弧、折線、文本、數據鏈接和圖片等；圖表控件包括柱狀圖、曲線圖、散點圖、折線圖、餅圖、氣泡圖、面積圖、玫瑰圖、儀表盤和熱力圖等。
APP 應用商店 應用商店是向企業用戶的提供的 APPs 分發渠道，為繁榮工業互聯網平臺的應用生態、促進工業提質增效和轉型升級發揮重要支撐作用。應用市場上的應用和服務，從類型分，包括工業 APPs、智能算法、設備驅動等；從資費分，包括免費的、一次性付費的、按訂閱周期付費的；從來源分，包含由官方提供的、第三方開發者提供的。用戶通過 APP 應用商店可以瀏覽不同類別的工業 APP，了解其功能和價值，從而更好地選取適合自己企業的工業 APP。按生產管理、安全環保、供應鏈管理、能源管理、資產管理等不同類別和主題劃分。 APP 應用商店的效果圖如下：
工業大數據及人工智能 基于機器學習技術的工業大數據分析賦能平臺，為企業用戶提供大數據環境下，滿足不同領域業務需求的建模算法和數據挖掘等多樣化應用服務，提供精細化算法節點、拖拽式連線操作、圖形化洞察分析等功能，讓機器學習、數據挖掘技術更加簡單易用，降低企業數據建模技術門檻，幫助企業充分利用和挖掘數據潛在商業價值。 supOS 工業操作系統人工智能應用平臺，提供機器視覺、語音識別、智能問答、自然語言處理等服務能力，實現人工智能技術在工業領域的深度應用。根據特定場景進行建模分析，實現算法模型開發，訓練完成的算法模型可以在平臺中運行�；跈C器視覺分析服務，可通過接入的工業視頻進行圖像分析，分析檢測結果可與平臺的工業實時數據等進行聯動，根據不同場景產生響應的工藝質量報警、人員安全預警、設備故障預警等。通過人工智能技術與業務系統的無縫融合，實現數據的相關性分析、未來趨勢預測、工藝動態特性分析等多種分析業務，促進數據分析成果轉化為生產力，達到商業價值最大化。 縱深防御、自主可控的工業安全防護體系 基于多點分級、縱深防御、本質安全的擬態空間安全體系，實現從“規劃設計”到“生產護航”再到“危機應對”進行全方位安全布防，綜合保障工業生產過程中的設備安全、操作安全和環境安全。通過多機冗余、斷線續傳、自動重連等可靠性技術的多協議數據采集和驅動動態適配擴展，實現工業現場數據的準確、可靠、及時上送，為企業大數據的分層清洗、治理提供一體化的防護方案�；邳c點隔離、鑒權認證的企業內部與外部連接時的網絡通訊安全技術，防止病毒入侵、黑客攻擊，實現企業級工業云平臺的自主可控。依照《工業互聯網安全框架白皮書》，安全體系的防護對象包括設備、控制、網絡、應用以及數據等內容。平臺提供分級多域、自主可控的信息安全防護體系，支持深度防御安全，將安全防護能力分布在平臺中的各層架構，具有訪問控制、數據分區隔離、通信安全加密、入侵檢測等安全防護措施。
結語 工業互聯網平臺對制造業數字化轉型的驅動能力正逐漸顯現，無論是大企業依托平臺開展工業大數據分析，實現更高層次的價值挖掘，還是中小企業應用平臺上的云化工具，以較低成本實現信息化與數字化普及，抑或是基于平臺的制造資源優化配置和產融對接等應用模式創新，都正在推動制造業向著更高發展水平邁進。 總體看，制造業數字化轉型已是大勢所趨，工業互聯網平臺對于制造業數字化轉型的支撐作用將會越來越強。工業互聯網平臺的應用，為制造企業生產和運營優化的能力提升，提供了探索應用模式和路徑，隨著工業互聯網平臺的不斷創新和應用突破，將持續推動制造業的升級轉型，實現高質量發展。 但是，目前行業內各工業互聯網平臺提供商良莠不齊，各工業互聯網服務企業基于市場和資金的壓力，也在做一些不符合市場規律和客戶真實訴求的事情。虛火旺盛，聚焦工業本質核心生產相關業務的很少，這樣的情況是不符合我國對于工業高質量轉型升級的要求的，我們迫切希望工業互聯網頭部企業務實求真、真抓實干，以市場和用戶為訴求，以工業核心業務為主要提升方向，真正的打造市場和客戶認可的平臺，實現工業互聯網的真正落地。 總之，在當前的國內外形勢下，打造具有中國自主知識產權的工業操作系統對工業來說是非常必要的，尤其是在新一代信息技術和國家轉型升級的背景下，依托中國具有自主知識產權的工業操作系統，戒驕戒躁，脫虛向實，深入探索工業本質，在工業核心業務模式的基礎上開展工業互聯網規�；瘧茫w上促進中國工業轉型升級，只有這樣，才是正確、合理、有效的數字化轉型路徑，也是促進中國工業企業高質量發展的必然道路。
|
