AbleCloud工业物联网云解决方案实践及应用

在讲工业互联网之前,我先和大家交流一下什么是工业互联网?怎么定义的?工业互联网这个概念应该是很早之前就已经产生,在我的印象中,是GE最先提出。GE把工业互联网定义成一个全球的工业系统与高级计算和分析传感技术,以及互联网技术高度融合的一个产品。

关于工业物联网体系架构,中国工业互联网联盟做过一些报告。关于工业互联网定义是指工业互联网和新一代信息技术与工业系统,全方位,深度融合形成的一个产业和应用生态。工业互联网的本质,我个人认为就是将控制系统、信息系统,产品及最终用户之间形成网络互联。

依我个人的观点,我认为工业互联网应该由七大技术组成。围绕着第一个技术就是基础的网络技术;第二个是大规模的数据存储技术;第三个是远程监控技术;第四个是数据分析技术;第五个是机器学习技术;第六个是传感器技术;第七个是网络安全技术;

基础网络,我理解它是指的像NB-IOT,Lora,LTE等这一类的基础通信网络。不只是工业互联网基础应该也是整个物联网的一个基础。物联网的发展很大程度取决于现在这种基础网络建议的成熟度。

原来的工业信息化最大的问题就是数据存储的量,历史数据存储有限。原来导致大部分的工业数据都是基本上存一段时间的数据而已。大量的历史数据是没有真正的利用和沉淀下来,而到了工业4.0和工业物联网这个阶段,大规模数据存储就是一个必然趋势。

关于远程监控,原有系统基本上还处于局域网内监控系统,很少有做到远程监控,而远程监控的充分实现让工业4.0的远程运维有了可实现性。

前三点我认为只是一个基础,最核心的应为第四、五点。第四点主要是针对于数据分析。大量数据存储下来以后最重要的是利用这些数据挖掘出有用的价值——这就是数据分析起到的价值。另外一个根据历史数据的积累,产生预测或学习到未来工艺改进或产品升级的方向——这就是第五点机器学习的方向。最后第六点与第七点也是非常重要的点,第六点主要指的各种设备利用各种传感器收集各种数据。

第七点网络安全,也是非常热门的话题,包括两个方向,一个信息安全,一个是信息私密性。如果工业互联网无法解决这个问题将来会遇到很大的挑战。

那么工业互联网都给企业会带来干什么价值,我个人把这个价值先归纳成为三点,当然我认为还远远不止啊,今天我们重点说这三点:

第一点通过工业互联网能给远程和分析提供技术基础。通过远程服务能够提高服务的效率,有效地降低运维成本。同时通过预测性服务可以合理的规划库存,进行有效的人工排单,最重要的通过预防停机可以减少由于宕机带来的巨额的机会成本。远程维护,其实我认为最核心的内容就是要提高他的预测性,并且这个预测要可靠。

第二点通过工业互联网还有一个很大的价值,要提高这种能效的提升。通过历史数据的收集,合理的分析工艺,进行产线的优化,最终形成最优的工业组成。这点也是整个工业互联网里边最难实现的一个点,要实现这一点需要打通上下游各个层面的东西,需要不仅仅是通过数据分析的技术,还要通过原有的一些工业技术,联合双方共同来做这个事情。

最后一点,通过工业互联网能够形成这种协同制造。我理解这种协同制造主要是要融合上下游资源要达到企业内的协同;企业和企业的协同;企业和用户的协同;企业和最终产品之间的协同。

以上三点是我理解的工业互联网给企业带来的最大益处。

公司介绍

那么我们AbleCloud在工业互联网里边是起到一个什么样的作用呢?首先我要现在简单介绍一下我们公司。北京智云奇点科技有限公司(AbleCloud)是一家专门提供企业级服务的物联网云服务与解决方案。我们总部是位于中关村软件园,在杭州与深圳都有相关的分公司。在2016年AbleCloud作为第三方物联网云平台通过了由工信总颁发的智能硬件可信任的认证。这个认证极大地说明了我们平台的稳定性、可靠性。认证过程耗时将近两个月,从整个的测试到最后的报告验收整个过程十分严密。目前AbleCloud已经跟多个合作伙伴打造了一个比较完整的生态体系,这些生态体系,包括联网模块的一些提供商,像汉丰,庆科都是我们比较好的合作伙伴。同时我们跟一些工业数据采集器的厂商,包括厦门四信,上海繁易之类都是有十分良好的合作。目前AbleCloud现在已经完成了除了国内的业务以外,还有一些国外的业务。像海外的赛博集团-法国最大的小家电集团-就是在用我们的云服务。目前AbleCloud已经在北美,欧洲,东南亚等各个地域都有服务器的部署。

产品介绍

AbleCloud把整个物联网分成了四个层面:

第一个层面,设备层面。设备层面需要通过更加明确的自动化手段,让设备更加智能。通过加装各种各样的传感设备,让数据的收集、采集以及监控更容易落地。

第二个层面,平台层面。这个层面就是通过采集各种各样的数据将各种各样的数据进行汇总,汇聚,最终提供各种各样的业务接口。让各种应用如App、外部系统可以读取相关的数据。同时要做到开发成本降最低,整个系统成本最低。

再上一层就是数据层。当平台完成数据收集以外,这时候并不能最终体现整个物联网的一个价值,必须通过一定的数据分析手段,把这些价值充分的挖掘出来形成最终的分析结果才有效果。

在数据分析之上,我们认为就是各种样的业务层。不同的领域应用是不一样的,我们AbleCloud通过一些产品的积累会提供一些解决方案样板。供相关企业使用该样板去完成自己的平台最终的建设。

刚才这张图就是我们说的这种工业互联网的四层建设架构,而我们的平台的产品主要集中于中间两层。我们Matrix平台就是物联网的一个通用的PaaS平台,在应用开发,会提供基于安卓,iOS系统各式各样的API接口。同时提供数据存储、数据加密、帐号等通用的物联网组建,利用Matrix平台可以快速的实现产品的物联网化。

Matrix相当于物联网的平台层。在数据层我们提供Inspire大数据分析平台和Genius统一的运营管理平台。其中,Inspire平台主要提供数据分析服务,可以支撑海量的数据的快速分析。Genius统一运营平台可以让用户通过一些配置就实现运营管理需求。

这张图是我们Matrix,也就说物联网云平台的一个基础架构图。Matrix本质上是一个PaaS平台。所谓的PaaS就是提供介于IaaS和SaaS之间的一层服务,他将一些软件的通用功能做成平台化,让产品调直接调用。本身的Matrix包含了三大SDK体系:

第一个SDK就是设备SDK。在这个SDK上我们提供OTA功能,设备长连接功能,设备短链接功能,一些设备安全传输的机制。通过这个SDK可以很容易的让设备实现网络连接。现在已经支持MQTT、CoAP等多种物联网通用的技术协议。

在App端,我们会提供各种基于安卓、iOS的SDK。这样可以让用户直接享用一些如帐号体系这类的通用组件,无需自己再开发相关的组件,让开发者很快的利用这些SDK去完成App开发。除App端,我们还提供服务端SDK。可以让企业的开发人员很容易的去开发一个基于企业运维管理的系统。

这些SDK,我们产品对用户可见的部分,而我们产品最核心的部分应该是整个系统架构。它包括几个方向,一个是海量数据存储管理,一个是设备的安全稳定的连接管理,第三个就是整个网络的安全管理,第四个就是自动化运维体系。

同时我们提供一套叫UDS的服务。利用这种UDS服务可以让用户定制一些云端业务。UDS,全称是用户自定义服务,是基于我们整个的一个云端Matrix开发框架来实现的。你可以理解成他是一个windows下的MFC,是一个应用开发框架。在这个开发框架上,用户可以快速的实现自己所需要的定制化云端服务。

这是我们整个功能的一个分布图。我们的公有云服务是架在传统的IaaS服务之上的。也就是说阿里云,AWS,都是我们AbleCloud服务提供商。我们在这之上构建了我们整体的PaaS服务。

这是我们整个Inspire也就是我们的大数据分析平台的一个整体架构图。Inspire平台可以理解成是一个大型的数据计算器。可以将数据进行快速的清理分类统计。我们将一些常用的统计模型和基础的分析功能都会组合起来,放到平台之上。让客户免于开发就能享用这些应用组件。同时整个Inspire采用MPP的技术架构能够快速处理上亿行的数据,同时能支持千万的并发规模,可以实时的完成数据处理。在常规的大数据分析基础上,我们还增加了机器学习模块。可以让用户快速的完成一些机器学习算法的实现。同时我们Inspire平台也会支持这种用户的自定义的计算任务的开发,也会采用这种PaaS的模式提供一些开放接口。用户可以跟我们开发接口开发自己定制化的一些应用服务放到我们平台之上去运行自己的业务逻辑。

Inspire的适用人群十分广泛的,他包括企业的负责人,设备的运营人员,数据分析人员,研发人员。各种人群都能在Inspire获得自己想要的数据分析内容。

总结来说,AbleCloud工业物联网产品主要是在六个方面为客户提供服务,降低开发的门槛和周期,通过这种PaaS开发模式,一方面提供丰富的组件,另一方面提供足够的灵活性。让产品可以很容易的满足各行各业的企业需求。同时采集分布式和列式存储器让整个的物联网的数据存储性能得到极大的提升。

刚才主要说的是我们两个标准化的产品。我们的所有的客户都是使用这两个产品完成最终物联网应用开发。除此之外,我们基于这个平台推荐客户的一些软件架构的层面实现方式。比如刚才那张图就是表明了我们对一个工业物联网应用的一个整体产品设计方案。

整个工业物联网系统,我们分成七大部分。最底下的是一些权限的控制。因为不同的用户对产品,对工业互联网的应用的诉求是不一样的,所以必须通过有效的权限控制和功能划分让不同的角色可以使用不同的应用。在权限管理上面还有一层设备管理模块,设备管理模块主要是做设备的整体管理,包括工况的监控、历史数据的监控、位置的监控报警、故障报警的监控。

除了设备管理模块,还有一部分是产品生命周期管理。这部分包括周期性的维保。维保派工,设备折旧统计,故障统计等一系列产品生命周期的管理模块。

在这两层之上,还提供这种远程调试模块可以实现设备的在线升级、远程锁机、远程调参、设备日志收集等一系列远程调试的功能。同时还支持这种收益分析模块可以有效的帮助企业去分析产品的收益。做好成本的管理和能效的分析。还有合同管理模块,通过不同的合同管理模块,让一企业对自己的客户做好有效的管理和使用统计。在最上面会有统计报表模块根据各种各样的需求去可视化导出不同样的报表和图表。

这张图是我们整理整个工业物联网要做出最后的产品必不可少的一些功能性模块。

客户案例

这两张图是我们一些实际的项目案例。第一个是我们做的一个设备的智能售后的一个体系。他基本上是包括设备的监控、通知系统、规则引擎系统和工单系统。除了这些功能以外,我们在这个智能售后系统里面最核心的是通过预测性分析来有预测故障。

第二张图是我们做的一个工程车辆管理的系统基础架构。这个工程车辆管理系统,我们要实现车辆定位、远程的监控、油耗的分析、远程升级和远程锁机等基础功能。这里面比较核心的一点就是如何有效高效的车辆的定位,同时实现地理围栏等功能。另外还有一点就是有效的进行油耗的分析。预测和降低偷油等事件的发生。

这是我们一个实际应用案例的一些背景情况,大家可以看一下。我们这个案例是为一个叉车做的一个管理售后系统。这个整个系统包括了两个大功能。一个是叉车的租赁。一个是叉车的维保。

这家企业主要是做的业务是工程叉车的租赁,主要为仓储和其他一些需要使用叉车领域提供叉车租赁服务。原有的叉车没有这种物联网系统的时候,他的管理是十分混乱的。企业很难有效的知道叉车的现在的运行情况,是否产生故障?是否该进行维保?我们提供这种物联网技术,企业有效的做到了车辆的有效管理、费用的控制。最重要的通过决策分析为企业有效地做好了成本控制。

下一个案例是我们做的一个物流车辆的智慧管理系统。这家企业是常年从事物流和车辆租赁。他原来的车对缺少统一的管理经常会出现偷油的事件发生。现在通过GPS模块让这个相关设备可以把它的运行工况参数及位置信息都有效传回后台让这个企业有效地管理各式各样的物流车辆。在这个系统上,AbleCloud提供通用的PasS服务,企业根据自己的需求开发自己的上层应用。在这个系统上AbleCloud和企业共同做了一个故障预判的一个模块。通过这个模块有效地降低了整个车辆的运行故障率。

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