工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中邊緣計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方法

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和智能制造的重要基石，已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略。構(gòu)建企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，核心是平臺(tái)，如同一個(gè)智能體的心臟，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是系統(tǒng)建設(shè)的核心，用于匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)向工廠各處輸送活力。而在平臺(tái)建設(shè)中，邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用以及邊緣與云端功能的分擔(dān)是一個(gè)重要的話題。

　　1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的突破口

　　2015年5月，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》，圍繞先進(jìn)制造和高端裝備制造，前瞻部署重點(diǎn)突破的戰(zhàn)略領(lǐng)域，描繪了未來三十年建設(shè)制造強(qiáng)國的宏偉藍(lán)圖和梯次推進(jìn)的路線圖，是一份總的行動(dòng)綱領(lǐng)文件;2015年7月，國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見，提出了“充分發(fā)揮中國互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模優(yōu)勢和應(yīng)用優(yōu)勢，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)由消費(fèi)領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域拓展，加速提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，增強(qiáng)各行業(yè)創(chuàng)新能力，構(gòu)筑經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新優(yōu)勢和新動(dòng)能”;2016年5月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出：制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的主戰(zhàn)場;2017年11月，國務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》正式發(fā)布，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的重要基石”，明確提出“構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全三大功能體系，增強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)供給能力。”并明確了與《中國制造2025》三步走相適應(yīng)的一系列發(fā)展目標(biāo)，至此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上升為智能制造國家戰(zhàn)略。

　　2018年年初，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高峰論壇在北京舉行。時(shí)任國務(wù)院副總理、國家制造強(qiáng)國領(lǐng)導(dǎo)小組組長馬凱出席會(huì)議并發(fā)表了重要講話，指出：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和智能制造的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，促進(jìn)制造資源泛在連接、彈性供給和高效配置。推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新模式、生產(chǎn)方式、組織形式、商業(yè)范式的深刻變革，和全球工業(yè)生態(tài)體系的重構(gòu)迭代和全面升級(jí)。”

　　今年兩會(huì)報(bào)告，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被寫入了總理的政府工作報(bào)告，明確指出：“實(shí)施重大短板裝備專項(xiàng)工程，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，創(chuàng)建‘中國制造2025’示范區(qū)。”

　　2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的智能體

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念首先由GE提出。在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——打破智慧與機(jī)器的邊界》中，GE以航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期管理為例，闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，明確了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的三個(gè)關(guān)鍵要素，即：智能機(jī)器、高級(jí)分析和工作中的人?？梢哉J(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)流、硬件、軟件和智能的交互。

　　為了搶占工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制高點(diǎn)，跨國企業(yè)巨頭進(jìn)行了大量的投入，不僅在技術(shù)概念的研究、商業(yè)模式的設(shè)計(jì)上占據(jù)了話語權(quán)，同時(shí)利用先發(fā)優(yōu)勢，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，最具代表性的是：GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Predix，Siemens基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的智能系統(tǒng)，它是OT(Operation Technology)和IT(InformationTechnology)深度融合的產(chǎn)物，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)整體，當(dāng)前時(shí)髦的信息技術(shù)，都在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)大框架之下。”國家信息化專家咨詢委員會(huì)常務(wù)副主任周宏仁說到。

　　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及到下列產(chǎn)品制造和企業(yè)運(yùn)營要素：

　　(1)裝備是工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的基本單元，感知環(huán)境、生成數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令、精準(zhǔn)控制;

　　(2)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、透明的傳遞數(shù)據(jù)、輸送信息;

　　(3)用于匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的平臺(tái)，并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)向工廠各處輸送活力;

　　(4)工業(yè)APPs遍布工廠自下而上的每一個(gè)角落，表達(dá)控制邏輯、傳遞決策指令;

　　(5)模型描述是控制和決策的基礎(chǔ)，支撐決策中樞，人工智能技術(shù)應(yīng)用取決于模型。

　　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)由模型、軟件、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)裝備組成的復(fù)雜的完整的智能系統(tǒng)，而其中數(shù)據(jù)就像智能體的“血液”一樣，貫通肢體到中樞，是智能體產(chǎn)生活力的源泉。

　　3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要以數(shù)據(jù)為中心

　　3.1　現(xiàn)存系統(tǒng)架構(gòu)中數(shù)據(jù)的流動(dòng)方式

　　通常，制造企業(yè)都擁有多個(gè)、不同時(shí)期投入、不同IT公司提供的獨(dú)立開發(fā)的軟件系統(tǒng)，這些軟件都有自己獨(dú)特的理念、青睞的供方以及專門的系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)較長的時(shí)間過程，除了技術(shù)發(fā)展的限制外，為了不影響在線系統(tǒng)運(yùn)營，最簡單的辦法是：在多個(gè)低層級(jí)系統(tǒng)之上(或多個(gè)系統(tǒng)之外)構(gòu)筑一個(gè)新系統(tǒng)，將所有低層級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照既定的需求處理后上傳，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并開發(fā)跨系統(tǒng)的應(yīng)用功能，由此造就了系統(tǒng)層次不斷增多，架構(gòu)復(fù)雜(如圖2所示)。

　　大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：信息系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)時(shí)，需要大量的時(shí)間精力(30%-40%)來處理數(shù)據(jù)交互的問題，包括：通訊規(guī)約、電文格式等;為了保持設(shè)備日常正常運(yùn)轉(zhuǎn)，企業(yè)需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力去處理、傳達(dá)和交換信息，非常低效。

　　· 數(shù)據(jù)逐級(jí)上傳，以滿足上層管理和決策特定目標(biāo)需求;

　　· 數(shù)據(jù)樣本是根據(jù)既定目標(biāo)進(jìn)行選擇并處理后進(jìn)行傳輸?shù)?

　　· 大量原始數(shù)據(jù)的微觀屬性價(jià)值被過濾而不復(fù)存在;

　　· 同級(jí)或周邊系統(tǒng)無法直接分享數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過上位系統(tǒng)周轉(zhuǎn);

　　· 數(shù)據(jù)樣本多用于已經(jīng)在設(shè)計(jì)之初就明確的單一目的，數(shù)據(jù)價(jià)值未充分發(fā)揮;

　　· 上位系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)的決策以非實(shí)時(shí)的方式逐級(jí)下達(dá)并執(zhí)行。

　　通過對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)和功能的重構(gòu)，一個(gè)重要的外在特征是系統(tǒng)更加扁平化。

　　3.2　數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)重要性日益凸顯

　　在過去若干年信息系統(tǒng)建設(shè)中，由于受到技術(shù)、管理、認(rèn)識(shí)等多種因素的限制，往往不會(huì)刻意去區(qū)分兩類業(yè)務(wù)，在已經(jīng)建設(shè)的系統(tǒng)中，除了流程型業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)之外，也有大量的數(shù)據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)，彼此緊密地交織在一起，這種方式可以保障在有限數(shù)據(jù)樣本情況下，滿足特定的計(jì)算需求;其不足在于數(shù)據(jù)樣本選擇是事先確定的而且是固化在程序中，無法靈活方便地進(jìn)行調(diào)整。

　　這兩類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是同源的，但對(duì)數(shù)據(jù)處理所擅長的領(lǐng)域又不同，流程交易類服務(wù)主要是實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)的系統(tǒng)則是對(duì)量大、面廣的數(shù)據(jù)做批處理，兩者相輔相成、交織并存。但必須看到，支撐兩類業(yè)務(wù)運(yùn)行的技術(shù)和平臺(tái)配置要求有很大的不同，源自對(duì)數(shù)據(jù)樣本獲取和使用的原則和方法不同，同時(shí)，在實(shí)踐中，還要考慮既要減少對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的干擾，又要增強(qiáng)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

　　隨著大數(shù)據(jù)的概念日益被接受，技術(shù)日臻成熟，使得打造一個(gè)專門從事數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的平臺(tái)環(huán)境具有了技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也使得在一個(gè)專門的大數(shù)據(jù)平臺(tái)上更多的運(yùn)用數(shù)據(jù)成為可能，所以，將重要的、業(yè)已存在的數(shù)據(jù)服務(wù)型任務(wù)剝離到數(shù)據(jù)平臺(tái)上運(yùn)行不僅可能，而且必要;特別是在企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，可以方便地獲取數(shù)據(jù)、靈活地使用算法工具、甚至“天馬行空”式的在數(shù)據(jù)中耕耘，有助于企業(yè)知識(shí)的積累，有可能通過大量、多源時(shí)空數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)更多的價(jià)值。

　　4　平臺(tái)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，平臺(tái)是“心臟”，是企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)的中心匯聚點(diǎn)，匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息輸送到工廠各處，產(chǎn)生活力。必須構(gòu)建一個(gè)能使所有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的平臺(tái)。在此平臺(tái)上，信息的傳遞不再是上下節(jié)點(diǎn)的傳遞關(guān)系，而是全流程的信息打通，所有信息流和任務(wù)流都通過這個(gè)中間平臺(tái)交互，讓信息傳遞平臺(tái)化。平臺(tái)上任何一個(gè)工作節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)上的去中心化和系統(tǒng)扁平化，每個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備可以被視作可提供不同復(fù)雜程度的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)化。

　　4.1　基于工業(yè)互聯(lián)的企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)

　　參照美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIA)提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(圖2)，將系統(tǒng)分為三個(gè)層級(jí)，分別為：邊緣級(jí)、平臺(tái)級(jí)、企業(yè)級(jí)。

　　這個(gè)參考架構(gòu)明確定義了各層級(jí)的功能、技術(shù)特征，同時(shí)較好地闡述了此架構(gòu)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)(業(yè)務(wù)域)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　4.2　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)成

　　當(dāng)我們討論制造裝備時(shí)，有兩個(gè)不同的考慮視角，從智能制造而言，關(guān)注裝備智能化問題;從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度，則將裝備視為產(chǎn)生數(shù)據(jù)的邊緣裝置，討論裝備對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響。

　　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中首先要解決的一個(gè)最重要問題是：數(shù)據(jù)采集和接入，這是與社會(huì)互聯(lián)網(wǎng)的最大區(qū)別所在，也是GE、Siemens等不將自身的平臺(tái)簡單定義為一個(gè)云端平臺(tái)的重要原因。

　　(1)現(xiàn)場多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入與可靠傳輸企業(yè)大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的區(qū)別主要不在于數(shù)據(jù)量大，而在于數(shù)據(jù)多源。建設(shè)企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集上要關(guān)注數(shù)據(jù)全樣本的收集，其特征體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的多源、多維度、多結(jié)構(gòu)、多尺度。

　　根據(jù)對(duì)鋼鐵制造現(xiàn)場實(shí)際系統(tǒng)現(xiàn)狀分析，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)歸類如圖3所示。

　　· 大量的多源、多時(shí)空尺度、多采樣周期時(shí)序數(shù)據(jù)構(gòu)成了現(xiàn)場工業(yè)數(shù)據(jù)的主體;

　　· 眾多非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如：工業(yè)電視、特殊儀表等;

　　· 未來，會(huì)有大量的來自移動(dòng)終端的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議規(guī)范也各不相同，包括：232、485、104、OPC協(xié)議，TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)庫DB-LINK等。

　　(2)邊緣計(jì)算資源的有效利用

　　為了對(duì)現(xiàn)場多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)歸一化處理，同時(shí)兼顧計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行缘?，形成云端和邊緣?jì)算資源的合理和優(yōu)化配置，既保留數(shù)據(jù)的原始屬性，又避免無謂的網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)和計(jì)算資源開銷，需配置數(shù)據(jù)采集區(qū)域服務(wù)器資源。

　　(3)云端數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

　　大數(shù)據(jù)平臺(tái)的核心是面向不同數(shù)據(jù)類型的分布式存儲(chǔ)，以及在存儲(chǔ)之上搭建的分布式并行計(jì)算框架，通過內(nèi)嵌豐富的算法包，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析。對(duì)下，提供面向多元數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入方式，使外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能方便地接入大數(shù)據(jù)平臺(tái);對(duì)上，提供面向復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的多樣化展示方式，滿足更高的數(shù)據(jù)可視化需求。

　　大數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)按微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)可分拆、可裁剪，可按模塊化方式進(jìn)行獨(dú)立部署，系統(tǒng)可伸縮性，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以根據(jù)需求選擇對(duì)應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行非全量部署，降低了對(duì)硬件資源的要求。對(duì)于部分非關(guān)鍵性應(yīng)用，如果無需分布式存儲(chǔ)和處理的要求，甚至單服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部署。

　　除了與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、展示等必備的功能之外，平臺(tái)還需要配備必要的數(shù)據(jù)分析軟件和工具，以便于用戶方便地用于數(shù)據(jù)的分析。

　　某些功能既可以在邊緣端實(shí)現(xiàn)，也可以在云端實(shí)現(xiàn)，取決于具體需求和資源配置情況。重要的是：系統(tǒng)要提供便捷的功能配置工具，使得云端與邊緣端功能分擔(dān)的配置可以靈活實(shí)現(xiàn)。

　　(4)云端與邊緣功能配置與協(xié)同

　　如前所述，平臺(tái)的功能是匯聚數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息輸送到工廠各處，產(chǎn)生活力。

　　有些功能可以配置在云端，也可以部署在邊緣，這主要視具體需求而定，需要在設(shè)計(jì)中提供一個(gè)便捷的技術(shù)手段，靈活地加以處理，所以，作為平臺(tái)的兩極，邊緣與云端同時(shí)存在，構(gòu)成一個(gè)整體，按照具體需求進(jìn)行最優(yōu)的功能分擔(dān)設(shè)計(jì)和配置，將成為企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建的一個(gè)非常重要的問題(如圖5所示)。

　　區(qū)域服務(wù)器的首要任務(wù)是對(duì)上述所有數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使之按照預(yù)先定義的格式歸一化，并按照標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上傳大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

　　另外，視不同場景和需求，區(qū)域服務(wù)器還可以承載更多的可以在數(shù)據(jù)上傳云端之前需要完成的許多必做的技術(shù)處理。至于具體在邊緣完成還是在云端進(jìn)行，一個(gè)重要的原則是：能夠在邊緣進(jìn)行的工作，不要配置在云端。

　　5　企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

　　5.1　區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成

　　數(shù)據(jù)采集采取區(qū)域匯聚原則

　　即某制造工序的所有數(shù)據(jù)均由本區(qū)域配置的數(shù)據(jù)服務(wù)器統(tǒng)一匯聚處理，從而可以在區(qū)域確保數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性、確保數(shù)據(jù)基礎(chǔ)模型的一致性。

　　首先按照廠部配置，如果一個(gè)廠部范圍由于產(chǎn)線多、數(shù)據(jù)復(fù)雜等因素，單臺(tái)服務(wù)器無法滿足，可按照相同標(biāo)準(zhǔn)配置第二臺(tái)，數(shù)據(jù)接入可按照產(chǎn)線(工序)來劃分，原則是同一產(chǎn)線的相關(guān)數(shù)據(jù)接入同一臺(tái)服務(wù)器，以便數(shù)據(jù)模型的管理。

　　區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器的配置原則

　　盡可能采用相同的標(biāo)準(zhǔn)配置所有區(qū)域的數(shù)據(jù)服務(wù)器，包括硬件、軟件和功能，從而降低個(gè)性化開發(fā)的成本，便于擴(kuò)展和維護(hù)。

　　區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件配置

　　數(shù)據(jù)采集采用寶信iCV軟件實(shí)現(xiàn)，iCV具備先進(jìn)可靠、具備眾多功能和對(duì)系統(tǒng)接口，能夠提供一體、可靈活配置、實(shí)施簡便的開發(fā)環(huán)境;

　　高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫iHyperDB實(shí)現(xiàn)，通過配置建立好連接方式及存儲(chǔ)參數(shù)后，所有選定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中并作為原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，關(guān)系型數(shù)據(jù)采用開放式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如MYSQL等進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ);

　　數(shù)據(jù)處理、匹配、管理采用iBatchCube軟件，可以將基礎(chǔ)自動(dòng)化原始數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則形成與生產(chǎn)相關(guān)的批次數(shù)據(jù)。

　　配置ETL引擎，以便從關(guān)系數(shù)據(jù)庫表中抓取數(shù)據(jù)，如過程計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)。

　　5.2　數(shù)據(jù)服務(wù)功能構(gòu)成

　　利用區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器的邊緣計(jì)算能力和軟件工具，對(duì)匯聚于服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行分類預(yù)處理(如圖6所示)。

　　數(shù)據(jù)匯聚

　　將區(qū)域內(nèi)各種采集數(shù)據(jù)(包括：工業(yè)設(shè)備狀態(tài)的常規(guī)物理量數(shù)據(jù)、環(huán)境與工況情景數(shù)據(jù)、漫游在此區(qū)域無線覆蓋范圍接入的數(shù)據(jù)等)，均通過適當(dāng)?shù)慕尤敕绞絽R聚到此服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，接入方式可以是直接接入，或通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接等。

　　協(xié)議轉(zhuǎn)換

　　現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆绞蕉喾N多樣，并通過不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接入，服務(wù)器必須具有接入各種接口協(xié)議的適配能力，并將不同數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)速率等轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，向上傳送。

　　減量解析

　　數(shù)據(jù)從各種不同的專業(yè)系統(tǒng)匯聚而來，其數(shù)據(jù)的類型各不相同、數(shù)據(jù)的顆粒度也不盡相同、數(shù)據(jù)的原始結(jié)構(gòu)也各有差異，所以要在數(shù)據(jù)傳送到大數(shù)據(jù)平臺(tái)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如：采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行噪音處理、異點(diǎn)剔除等;必要時(shí)，按照對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的不同標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)?shù)膲嚎s方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，減低網(wǎng)絡(luò)資源需求。

　　數(shù)據(jù)緩存

　　具有足夠的存儲(chǔ)現(xiàn)場數(shù)據(jù)資源空間，以保證在與大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互不暢時(shí)，可以緩存數(shù)據(jù)能力，緩存時(shí)段可定義。

　　OPC服務(wù)

　　提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC服務(wù)，在需要時(shí)，便于與其他同級(jí)服務(wù)器間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

　　時(shí)序匹配(數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián))

　　主要是通過建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性。

　　· 時(shí)序關(guān)系：保證數(shù)據(jù)時(shí)間順序的正確關(guān)系，尤其是事件數(shù)據(jù);

　　· 批次處理：根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，將原始數(shù)據(jù)形成與生產(chǎn)相關(guān)的批次數(shù)據(jù)，是后續(xù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ);

　　· 動(dòng)態(tài)判定：可以基于本區(qū)域數(shù)據(jù)完成一些簡單的異常判定、自動(dòng)向系統(tǒng)輸出日志或報(bào)警，該報(bào)警可作為標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程的觸發(fā)源。

　　與時(shí)空一致性關(guān)聯(lián)相對(duì)應(yīng)的是涉及業(yè)務(wù)內(nèi)涵和邏輯的數(shù)據(jù)建模，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)從不同的專業(yè)和業(yè)務(wù)核心概念來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的建模，依據(jù)數(shù)據(jù)后續(xù)的業(yè)務(wù)用途進(jìn)行關(guān)聯(lián)性整合，這類建模工作一般會(huì)在云端基于全樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行，如：設(shè)備狀態(tài)信息要對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的材料歸并，生產(chǎn)實(shí)績信息要和產(chǎn)品信息相關(guān)聯(lián)等。

　　結(jié)構(gòu)解析

　　對(duì)于某些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在需要時(shí)，可以進(jìn)行簡單的(初級(jí)的)結(jié)構(gòu)化處理，以降低數(shù)據(jù)傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和云端存儲(chǔ)資源的需求。

　　數(shù)據(jù)傳送

　　寫入大數(shù)據(jù)平臺(tái)有如下幾種方式：

　　· 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫配置方式，定周期地把tag點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞到大數(shù)據(jù)平臺(tái)，也可選擇壓縮后傳遞;

　　· 對(duì)于數(shù)據(jù)庫，可采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的ETL工具，定周期地把數(shù)據(jù)抽取到大數(shù)據(jù)平臺(tái);

　　· 本地編程，寫遠(yuǎn)端的大數(shù)據(jù)OTS和PDS;

　　· 通過TCP/IP編程方式把數(shù)據(jù)傳遞到大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

　　6　小結(jié)

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略。企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將有效地賦能智慧制造。

　　企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及到各種各樣的技術(shù)，但數(shù)據(jù)是一切設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)，而平臺(tái)則構(gòu)成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。

　　對(duì)于工業(yè)系統(tǒng)，構(gòu)建平臺(tái)要兼顧云端和邊緣計(jì)算資源的有效利用，而邊緣計(jì)算環(huán)境的配置和功能設(shè)計(jì)，對(duì)于數(shù)據(jù)效率至關(guān)重要。