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强化工业微服务能力构建,加快工业互联网平台发展
作者:余晓晖    发布日期:2018-04-26 13:05:00
      【编者按】当前,全球工业互联网正处在格局未定的关键期、规模化扩张的窗口期、抢占主导权的机遇期。作为工业互联网三大要素,工业互联网平台是全要素连接的枢纽,是工业资源配置的核心,正成为领军企业竞争的新赛道、产业布局的新方向、制造大国竞争的新焦点。为此,中国电子报特推出“工业互联网平台建设与推广专栏”,工信部信软司、业界专家受邀对推动工业互联网平台建设进行系列解读,共同探讨工业互联网平台未来发展。
      贯彻落实《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,加快推动工业互联网平台建设及推广,是打造制造强国、网络强国的重要任务。工业互联网平台发展的关键是要实现跨行业跨领域知识经验的积累沉淀、固化封装和复用推广,打破传统工业封闭体系,打造开放创新价值生态。微服务架构为平台的知识转化和复用提供了最佳技术手段,算法、模型、知识等模块化组件能够以“搭积木”的方式被调用和编排,实现低门槛、高效率的工业App开发,驱动了工业软件开发方式的变革,促进了平台创新生态的形成,工业微服务能力构建已经成为当前工业互联网平台发展的首要任务。
01工业微服务-是工业互联网平台的载体
      微服务是以单一功能组件为基础,通过模块化组合方式实现“松耦合”应用开发的软件架构。一个微服务就是一个面向单一功能、能够独立部署的小型应用,将多个不同功能、相互隔离的微服务按需组合在一起并通过API集实现相互通信,就构成了一个功能完整的大型应用系统。以产品远程维护应用开发为例,就可将其拆解为地理定位、运行状态可视化、油耗数据分析、关键部件寿命预测、操作记录、故障日志等多个微服务功能模块。
      与传统整体式架构下开发的应用相比,微服务架构下的应用具备两个显著特点:一是应用开发和维护的高度灵活性。每个微服务可以由不同团队运用不同语言和工具进行开发和维护,任何修改、升级都不会对应用的其他部分功能产生影响,而整体式框架下任何修改都有可能对整个应用产生意料之外的影响。二是应用运行的去中心化。不同微服务能够分布式并行执行,应用资源占用率相对被摊薄,且微服务间的数据和资源相互隔离,单个服务的故障只会导致单个功能的受损而不会造成整个应用的崩溃。
      工业微服务实现机理模型算法的模块化、软件化,支撑工业互联网平台中的工业App开发运行。在工业互联网平台中,工业微服务正发挥着承上启下的关键作用。
      一方面,基于不同行业、不同领域经验知识所提炼出来的各类原始机理算法模型通常缺少对外调用的接口,也往往难以进行独立的调试、运行和升级,需要用工业微服务的方式将这些机理算法模型集成起来,封装成可独立调试运行的单一功能或服务模块,提升易用性和可维护性。
      另一方面,在工业互联网平台中基于工业微服务模块进行工业App开发,既能够借助工业微服务并行开发、分布运行的特点,有效发挥平台海量开发者接入、资源弹性配置、云化部署运行等优势,又能够利用工业微服务独立隔离、灵活调用的特点,克服工业App所面临的快速运维、持续迭代、个性化定制等问题。
      工业微服务本质是经验知识的软件化和工具化,借助专业化的工具打造通用化的平台。工业互联网平台发展的核心目标是通过行业经验知识的积累沉淀和复用推广来带动产业整体水平的提升,并打造繁荣创新的开放价值生态。而工业微服务能够将专业知识和IT技术融合起来,变成不需要关心实现细节的“黑盒”,开发者甚至不需要任何专业知识,就可通过调用平台中各类工业微服务的方式开发出解决行业问题的工业App。在此基础上,平台将原来处于企业内部的封闭性专业能力转化为面向行业和社会的通用化共享能力,实现在本行业乃至近似行业中的能力复制和应用推广,从而成为服务行业、服务区域的发动机和助推器。
02 支撑工业互联网平台—进行工业体系颠覆创新
      一是工业微服务颠覆传统工业软件研发方式。在企业里,CAD、CAE、DCS、MES、ERP、SCM等传统工业应用软件往往是面向基础的流程或服务进行设计和研发,并在部署阶段根据用户实际情况进行调整,整个软件研发的成本投入较大、研发周期较长,且不能灵活地响应用户个性化需求。而在工业互联网平台中,则可采用工业微服务的方式将上述软件拆解成独立的功能模块,实现对原有生产体系的解构,随后在平台中构建起富含各类功能与服务的微服务组件池,并按照实际需求来调用相应的微服务组件,进行高效率和个性化的面向用户的工业App研发,整个软件研发的技术门槛和投入成本大大降低。原来需要专业团队和雄厚资金支持的精英化软件研发开始向大众化研发转变。
      二是工业微服务打破工业知识封闭传承体系。过去,工业领域中很多经验知识都停留在老师傅、老专家的脑子里,由于个人精力和地域空间的限制,这些经验知识通常只能在很小的范围里发挥作用,而且还存在易出错、易流失、难推广、难传承等问题。如今,当这些老师傅、老专家将自己的经验知识用软件代码的方式固化下来,转化为平台中的工业微服务之后,由于平台所具备的积累沉淀和开放共享特性,这些经验知识就变成了整个企业、整个行业的宝贵财富,能够被更多的人分享学习和使用,创造出更多的价值。同时,新的专业技术人员还能够在充分消化吸收原有知识的基础上实现进一步提升和创新,推动整个工业知识体系的传递延续和迭代更新。
      三是工业微服务创造全新平台开放价值生态。随着工业互联网平台中微服务组件池的构建和行业经验知识的持续积累,整个平台既能够为广大第三方开发者提供众多低门槛、易操作、高效率的开发支持手段,形成以工业App开发为核心的平台创新生态,也能够为制造业用户提供以工业微服务为基础的定制化、高可靠、可扩展工业App或解决方案,形成以价值挖掘提升为核心的平台应用生态。最终,构建出以工业互联网平台为桥梁、以工业微服务为载体的相互促进、双向迭代生态体系。
03构建工业微服务—推动工业互联网平台发展
      工业知识积累与数据模型优化双轮驱动,共同构建工业微服务能力。一是充分利用我国工业门类全、应用场景广的优势,沉淀海量多样、专业精准的工业know-how能力;二是在工业PaaS层运用人工智能等新一代信息技术不断优化数据建模过程,既要建立能够封装多元异构工业机理的数字化模型,又要满足组件化、松耦合、可替代的微服务架构特性,将个性化的行业知识经验转化为通用性的数字技术规则。
      开展平台试验验证,加快提升工业微服务能力。工业互联网平台试验验证是推动平台性能优化、兼容适配、规模应用的关键手段,是加速技术产业成熟、打造协同创新生态的重要途径。通过建设跨行业跨领域和特定区域特定行业试验验证体系,可以测试并提升工业微服务对基础共性领域通用知识的封装固化能力;通过工业互联网平台测试床开展融合性技术与创新解决方案试验验证,可以测试并提升工业微服务对不同工业领域行业知识的沉淀复用能力。
      以构建工业微服务能力为抓手,助力百万工业App培育工程。推动百万工业App培育工程,首先要强化发展工业微服务能力。一方面,供给侧的软件企业、工业企业、科研院所要积极推动、变革、颠覆工业App开发模式,利用微服务能力为工业App及相关创新应用赋能;另一方面,需求侧的第三方开发者要发挥我国工业应用市场体量庞大的优势,以大规模应用推进微服务能力的不断完善,丰富平台功能,促进工业App的培育、迭代和优化。
      (作者余晓晖,系中国信息通信研究院总工程师)
      本文出自《中国电子报》