工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)間數(shù)據(jù)開放共享研究

朱永偉

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的重要基礎(chǔ)，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“要深入實(shí)施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，系統(tǒng)推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源管理體系建設(shè)，發(fā)揮數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)資源作用和創(chuàng)新引擎作用，加快形成以創(chuàng)新為主要引領(lǐng)和支撐的數(shù)字經(jīng)濟(jì)?！睌?shù)據(jù)依托平臺(tái)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的價(jià)值，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用下沉到實(shí)際生產(chǎn)過程中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)從以經(jīng)驗(yàn)判斷為主的生產(chǎn)方式，逐漸變?yōu)閿?shù)據(jù)輔助下的科學(xué)判斷為主的生產(chǎn)方式。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)增加了工業(yè)企業(yè)內(nèi)外合作的機(jī)會(huì)，突破傳統(tǒng)制造業(yè)的時(shí)間、空間界限，使得協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同供應(yīng)、協(xié)同制造、協(xié)同服務(wù)、協(xié)同創(chuàng)新等新模式不斷涌現(xiàn)。

一、現(xiàn)狀和問題

（一）平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)已經(jīng)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最快的國(guó)家，從中央到地方各級(jí)政府積極推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)培育，通過政策引導(dǎo)、資金支持、試點(diǎn)示范、宣傳推廣等工作，全面部署推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)。產(chǎn)業(yè)界積極構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，制造企業(yè)、自動(dòng)化企業(yè)、ICT企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)積極響應(yīng)，逐步形成推進(jìn)合力，圍繞政策引導(dǎo)、平臺(tái)建設(shè)、工業(yè)APP培育、企業(yè)上云、生態(tài)構(gòu)建等方面開展了大量的工作。

相對(duì)于傳統(tǒng)的OT和IT技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)復(fù)雜程度更高，面臨著技術(shù)、人才、資金、商業(yè)模式、應(yīng)用推廣等眾多的挑戰(zhàn)，尤其在平臺(tái)數(shù)據(jù)的能力上存在較大的缺陷，平臺(tái)對(duì)工業(yè)知識(shí)、解決方案、機(jī)理模型、APP、工業(yè)歷史數(shù)據(jù)等沉淀遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，但充分認(rèn)識(shí)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)資源作用和創(chuàng)新引擎作用，將優(yōu)化提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源管理能力作為拓展“智能+”，賦能制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措。

（二）平臺(tái)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展驅(qū)動(dòng)制造業(yè)邁向轉(zhuǎn)型升級(jí)的新階段——數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，整合社會(huì)化資源，數(shù)據(jù)的交互、流通推動(dòng)傳統(tǒng)以業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)的單向價(jià)值鏈條向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)過渡，促進(jìn)各類主體能夠基于平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)重點(diǎn)數(shù)據(jù)分成三類：第一類是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基本信息，比如平臺(tái)服務(wù)商基本信息、平臺(tái)數(shù)據(jù)規(guī)模、服務(wù)行業(yè)領(lǐng)域、平臺(tái)開發(fā)者等信息，這些數(shù)據(jù)開放共享有利于平臺(tái)服務(wù)商宣傳推廣，擴(kuò)大平臺(tái)生態(tài)圈和知名度，讓更多的工業(yè)企業(yè)有針對(duì)性的選擇工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，第二類是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)能力信息，包括工業(yè)軟件、工業(yè)機(jī)理模型、工業(yè)APP、行業(yè)解決方案、微服務(wù)、服務(wù)案例、工業(yè)資源池等，能力數(shù)據(jù)沉淀越多、使用越廣泛，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)價(jià)值越高，對(duì)行業(yè)生態(tài)發(fā)展影響越深刻。第三類是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)服務(wù)性數(shù)據(jù)，比如財(cái)務(wù)、資產(chǎn)、人事、供應(yīng)商等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在應(yīng)用企業(yè)信息化建設(shè)過程中陸陸續(xù)續(xù)積累起來，表現(xiàn)了一個(gè)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)要素和成果。圍繞企業(yè)生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)，包括原材料、研發(fā)、生產(chǎn)工藝、半成品、成品、售后服務(wù)等。環(huán)境類數(shù)據(jù)，包括布置在機(jī)床的設(shè)備診斷系統(tǒng)，庫(kù)房、車間的溫濕度數(shù)據(jù)，以及能耗數(shù)據(jù)，廢水廢氣的排放等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中起到約束作用。從目前的數(shù)據(jù)應(yīng)用情況看，經(jīng)營(yíng)類數(shù)據(jù)利用率最高，生產(chǎn)性數(shù)據(jù)和環(huán)境類數(shù)據(jù)相比差距比較大。從未來數(shù)據(jù)量來說，生產(chǎn)線數(shù)據(jù)在工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)中的占比將越來越大，環(huán)境類數(shù)據(jù)也將越來越多樣化。

（三）存在的問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為我國(guó)企業(yè)帶來了換道超車的巨大機(jī)遇，同時(shí)也在數(shù)據(jù)管理和保護(hù)領(lǐng)域提出了種種挑戰(zhàn)。使得平臺(tái)數(shù)據(jù)治理問題逐漸暴露出來。近年來，以工業(yè)龍頭企業(yè)、ICT企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)基于各自優(yōu)勢(shì)，從不同層面與角度搭建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，均有迅速擴(kuò)張的趨勢(shì)，將帶來兩方面影響：一是平臺(tái)優(yōu)劣混雜和不規(guī)范經(jīng)營(yíng)問題，各式各樣的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)野蠻生長(zhǎng)，導(dǎo)致市場(chǎng)內(nèi)平臺(tái)良莠不齊，工業(yè)企業(yè)缺乏對(duì)平臺(tái)的鑒別能力，中小企業(yè)不具備與平臺(tái)抗衡的能力，容易在惡性競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中遭受損失。二是加劇工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)惡性競(jìng)爭(zhēng)和數(shù)據(jù)壟斷隱患。由于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)集聚性特點(diǎn)，平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值將以用戶數(shù)量指數(shù)的速度增長(zhǎng)，通常會(huì)最終形成寡頭市場(chǎng)，或會(huì)產(chǎn)生平臺(tái)不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)行為，而工業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)系到國(guó)家命脈，一旦工業(yè)數(shù)據(jù)由寡頭平臺(tái)壟斷，將為政府治理埋下隱患。

同時(shí)，眾多中小工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展初期急需資源互補(bǔ)合作，大多數(shù)平臺(tái)能夠掌握的數(shù)字化、軟件化、模型化的制造資源不夠豐富，能夠在平臺(tái)上進(jìn)行模塊化部署的制造能力有限，無法形成大規(guī)模應(yīng)用。由于工業(yè)各行業(yè)之間差距較大，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各自發(fā)展的趨勢(shì)明顯，依托傳統(tǒng)行業(yè)劃分，形成各自為陣的煙囪式發(fā)展模式，或會(huì)阻礙未來形成開放共享的工業(yè)操作系統(tǒng)。平臺(tái)企業(yè)獲取跨行業(yè)、跨領(lǐng)域數(shù)字化制造資源和模塊化制造能力難度大、成本高，平臺(tái)間即便在數(shù)據(jù)共享方面有共識(shí)，但實(shí)踐過程中也缺乏可行路徑和有效機(jī)制。

二、主要方案

為了促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)良性發(fā)展，平臺(tái)數(shù)據(jù)共享是前提也是難點(diǎn)。為此，我國(guó)應(yīng)發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)政府引導(dǎo)和政策支持，建設(shè)公共支撐服務(wù)體系，發(fā)揮第三方公共服務(wù)的中立作用，建立數(shù)據(jù)信任機(jī)制和開放共享商業(yè)模式，促進(jìn)平臺(tái)間數(shù)據(jù)資源互補(bǔ)協(xié)同，推動(dòng)各類平臺(tái)將可共享的工業(yè)模型、微服務(wù)組件、工業(yè)APP等數(shù)據(jù)資源向公共支撐平臺(tái)匯聚和共享利用，促進(jìn)供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈優(yōu)化，發(fā)展新模式、新業(yè)態(tài)，完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)生態(tài)。

通過建立第三方中立的數(shù)據(jù)開放共享平臺(tái)，打通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)間信息壁壘，將平臺(tái)連接的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、平臺(tái)能力數(shù)據(jù)、平臺(tái)服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)分類管理，建成覆蓋工業(yè)知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)、組件庫(kù)、案例庫(kù)和平臺(tái)服務(wù)數(shù)據(jù)的工業(yè)大數(shù)據(jù)資源池，促進(jìn)平臺(tái)間數(shù)據(jù)可信、共享利用與資源協(xié)同，解決工業(yè)數(shù)據(jù)壟斷隱患。

（一）總體架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)目前還處于快速發(fā)展階段，各平臺(tái)數(shù)據(jù)格式不規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，仍是目前項(xiàng)目建設(shè)的難題，通過定義接口標(biāo)準(zhǔn)、搭建數(shù)據(jù)信任體系、開發(fā)數(shù)據(jù)采集工具、完善數(shù)據(jù)信任體系、促進(jìn)數(shù)據(jù)共享管理，形成一套完整的第三方中立的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)開發(fā)共享平臺(tái)（如圖1所示），實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)平穩(wěn)有序、安全可靠實(shí)現(xiàn)共享開放。

（二）實(shí)現(xiàn)方法

1、數(shù)據(jù)接口定義

以國(guó)家支撐的試點(diǎn)示范平臺(tái)為樣本，重點(diǎn)圍繞平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)、平臺(tái)數(shù)據(jù)資源模型、平臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)（如表1所示）、平臺(tái)應(yīng)用優(yōu)化數(shù)據(jù)等，聯(lián)合平臺(tái)服務(wù)商、工業(yè)企業(yè)制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)字資源的管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)資源的開放和共享。

通過Kafka分布式消息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接口規(guī)范落地，解決異構(gòu)平臺(tái)間數(shù)據(jù)交互共享存在的耦合、數(shù)據(jù)冗余、擴(kuò)展性、峰值處理、緩存等系列問題，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)生成到本地文件系統(tǒng)，作為Kafka生產(chǎn)者的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方式可以使用Kafka腳本或者API編程的方式實(shí)現(xiàn)。

2、數(shù)據(jù)信任體系搭建

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間由于存在利益關(guān)系，導(dǎo)致平臺(tái)之間信息不能互通、不能信任，增加了數(shù)據(jù)共享成本，提升了信息協(xié)同的難度。區(qū)塊鏈技術(shù)是促進(jìn)平臺(tái)間數(shù)據(jù)信任的有效手段之一，通過區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)智能合約構(gòu)建、價(jià)值流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)互信、APP/工業(yè)機(jī)理模型等資產(chǎn)確權(quán)，為平臺(tái)間信任共享提供基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈分成三個(gè)層次：底層通過SQL 和 API 的接口為上層應(yīng)用場(chǎng)景提供區(qū)塊鏈基礎(chǔ)服務(wù)的功能；中間是平臺(tái)組件模塊層，在底層之上構(gòu)建高可用性、可擴(kuò)展性的區(qū)塊鏈應(yīng)用組件，其中包括共享賬本、鑒證服務(wù)、共享網(wǎng)絡(luò)、持久化引擎等多個(gè)模塊，集成相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)產(chǎn)品功能。 應(yīng)用服務(wù)層向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)商的提供可信、安全、快捷的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)信任體系（如圖2所示）。

3、數(shù)據(jù)采集工具開發(fā)

數(shù)據(jù)采集處理是服務(wù)體系獲取工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)資源的主要橋梁，開發(fā)形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口模塊、離線批量數(shù)據(jù)接口模塊、開放API接口模塊等系列數(shù)據(jù)采集工具，通過微量改造，快速支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入（如圖3所示）。

采集工具集成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)常用的接口協(xié)議，如Kalfka， RestAPI等主流接口，同時(shí)支持Hippo，RabbitMQ等組件，提供了擴(kuò)展性。通過二次研發(fā)，增強(qiáng)了整個(gè)接口的適配性以及易用性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、流數(shù)據(jù)通過實(shí)時(shí)接口模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。針對(duì)離線批量數(shù)據(jù)接入，平臺(tái)支持FTP、SFTP、HTTP 協(xié)議等模式；也支持oracle、mysql、postgresql等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)接入。

4、數(shù)據(jù)共享管理

數(shù)據(jù)共享管理主要分為三個(gè)部分，一是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括運(yùn)行數(shù)據(jù)、微服務(wù)、行業(yè)知識(shí)等數(shù)據(jù)共享的技術(shù)規(guī)范。對(duì)數(shù)據(jù)開放共享平臺(tái)的監(jiān)控模式和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行建模和規(guī)范化，構(gòu)建平臺(tái)監(jiān)控體系，形成監(jiān)控流程建模規(guī)范、數(shù)據(jù)建模規(guī)范、數(shù)據(jù)交換接口規(guī)范、監(jiān)控分析規(guī)范、健康診斷與反饋規(guī)范等。在沉淀的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析和挖掘新知識(shí)，支持知識(shí)的表達(dá)、存儲(chǔ)和重用。二是數(shù)據(jù)調(diào)用約束，進(jìn)入工業(yè)大數(shù)據(jù)管理服務(wù)體系中的主體，包括工業(yè)企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、行業(yè)組織及科研院所等，需同意與體系中其他主體共享數(shù)據(jù)，如對(duì)方不存在不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)行為，則不能以數(shù)據(jù)安全或產(chǎn)權(quán)保護(hù)等理由阻止其他主體調(diào)用體系中共享的工業(yè)數(shù)據(jù)、機(jī)理模型、微服務(wù)組件、工業(yè)應(yīng)用等。三是商業(yè)模式，以公共服務(wù)為基礎(chǔ)挖掘自身造血能力，提供增值服務(wù)，具備公共屬性的免費(fèi)服務(wù)，面向全社會(huì)提供信息匯集、搜索、供需對(duì)接等服務(wù)，和面向政府提供的運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)。具有商業(yè)價(jià)值的增值服務(wù)，包括面向平臺(tái)提供的高價(jià)值定制服務(wù)，面向行業(yè)提供更精準(zhǔn)的咨詢服務(wù)，以及面向政府提供的宏觀分析報(bào)告等。

三、總結(jié)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)開放共享平臺(tái)總體上處于探索階段，平臺(tái)能夠掌握的工業(yè)資源不夠豐富，能夠在平臺(tái)上進(jìn)行模塊化部署制造資源的能力有限，無法形成規(guī)模效應(yīng)。因此，政府和市場(chǎng)需要探索新的技術(shù)方案、服務(wù)模式和商業(yè)機(jī)制，推動(dòng)數(shù)據(jù)按需流動(dòng)，以應(yīng)用價(jià)值牽引平臺(tái)建立新型合作模式，促進(jìn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)開放和共享，營(yíng)造平臺(tái)協(xié)同有序發(fā)展環(huán)境。

作者單位：國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心