工业互联网导论（微课版）课件 模块4 工业互联网平台

4.1国外工业互联网平台目录CONTENTS国外工业互联网平台现状全球工业互联网发展概况与趋势美国的主要工业互联网平台GEPredix、PTCThingWorx等平台解析德国的主要工业互联网平台西门子MindSphere、SAPLeonardo等平台解析其他国家的主要工业互联网平台瑞士ABB、日本发那科等平台介绍4.1.1国外工业互联网平台现状国际主流平台概览国外工业互联网平台现状随着工业互联网平台的理念和重要性被世界理解和认识，国际上陆续推出了各式各样的工业互联网平台产品，形成了百家争鸣的竞争格局。GEPredix：通用电气推出的工业云平台PTCThingWorx：专注于物联网应用开发的平台西门子MindSphere：基于云的开放式物联网操作系统SAPLeonardo：数字化创新系统，整合物联网与大数据工业互联网平台知识图谱4.1.2美国的主要工业互联网平台GEPredix&PTCThingWorx1.美国平台-GEPredixGE公司的Predix平台是面向工业互联网的PaaS平台，集成了分布式计算、大数据分析等领先技术。它帮助企业安全连接机器、数据与人，通过云端开发部署工业程序，有效提升运用效率、防止意外宕机并增加资产产出。边缘连接层：负责向云端输送采集的数据，包含PredixMachine（双向云连接）和PredixConnectify（快速安全连接）两个要素平台层：负责提供基于全球安全的云基础架构，包含PredixServices（核心工业服务）和PredixforDevelopers（开发支持）两个核心要素应用服务层：负责提供工业微服务框架，设计、测试和运行工业互联网应用程序的环境，包含PredixServices（核心工业服务）和PredixforDevelopers（开发支持）两个要素Predix平台架构示意2.美国平台-PTCThingWorx美国参数技术公司(PTC)的ThingWorx是一个端到端的技术平台，它使工业互联网应用程序的开发人员可以快速地创建、部署及扩展企业级的工业互联网应用。ThingWorx平台六大特征设备连接层基于模型的开发事件驱动与3D引擎协作工作区创建提供多种部署选项基于搜索的智能ThingWorx工业互联网平台架构示意4.1.3德国的主要工业互联网平台西门子MindSphere，SAPHANA&Leonardo1.德国平台-西门子MindSphereMindSphere是基于“云”的开放物联网操作系统。向下采集工业现场数据，向上传输至云端，提供大数据分析、App开发等服务，构建开放的工业云生态。其平台架构主要包括边缘连接层、开发运营层、应用服务层。MindSphere工业云平台架构体系边缘连接层：边缘连接层可以通过MindConnect将来自不同制造商的设备、工业控制系统和信息系统等安全、实时的数据传输到MindSphere云平台。开发运营层：开发运营层主要基于SAPHANACloudFoundry，为用户提供大数据服务和工业App开发服务。应用服务层：应用服务层主要用于为用户提供基于MindApp和行业解决方案的智能应用服务，并与IBM和ISAP展开合作，主要包括设备预防性维护服务、工厂能耗分析服务、资源优化服务等。2.德国平台-SAPHANA和SAPLeonardo

SAP公司基于内存计算的高性能实时数据计算平台HANA，提供用于多源异构系统数据采集的DataServices和ModelingStudio，基于开发服务平台Hybris为开发人员提供数以万计的通用算法模块，HANA平台可以部署在私有云和公共云上SAPHANA平台架构示意接入层：通过ReplicationServer和LoadContoller两个模块，将SAPNetWeaver、SAPBusinessSuite及其他第三方数据集成到HANA数据层数据层：以SAPHANADatabase为核心，包括HANAStudio、HANAClient、SMDAgent等模块，可以实现对数据库的建模、配置、监控、报警和管理应用层：基于SQL、MDX、BICS接口访问商务智能（BI）分析、数据复制等应用程序SAPLeonardo是具有先进产品和先进技术的组合包，能够将大数据、机器学习、物联网等各种技术集成到SAPCloudPlatform中，并将这些技术和平台付诸各类应用开发。其平台架构分为边缘层、平台层、应用层和桥接层。边缘层：提供协议转换、数据持久化、数据分析等一系列边缘服务，可以将数据发送到云端，同时支持在边缘执行关键的业务流程。平台层：提供对原始数据的访问、海量数据的处理、与业务系统的集成等服务，并提供了端到端的工业互联网应用开发工具集。应用层：涵盖六大领域的应用，实现了产品互联、资产互联、车队互联、基础设施互联、市场互联及人员互联SAPLeonardo平台架构示意2.德国平台-SAPHANA和SAPLeonardo

桥接层：提供一个可配置的基于岗位的业务场景，建立了业务数据与工业互联网应用数据的关联，实现了智能化的业务解决方案4.1.4其他国家的主要工业互联网平台ABBAbility&发那科FIELDsystem1.其他国家平台-ABBABB推出行业互联网平台ABBAbility，将数字技术与电气自动化设备制造优势结合，向工业互联网公司转型。平台由AbilityEdge和AbilityCloud组成，广泛应用于采矿、石化、电力等领域。平台架构：由AbilityEdge和AbilityCloud组成核心领域：采矿、石油化工、电力、食品、水务、航运ABBAbility工业互联网平台示意2.其他国家平台-发那科由发那科(FANUC)、思科、Rockwell自动化联合开发的FIELDsystem，通过连接机床、机器人及传感器，提供高级数据分析能力，提升生产质量、效率与设备可靠性，同时具备先进的机器学习与深度学习能力。智能连接：打通设备壁垒，实现机、电、传感互联智能分析：机器学习赋能，优化生产效益与可靠性发那科工业机器人与FIELD系统感谢观看THANKSFORWATCHING4.2国内工业互联网平台目录CONTENTS01.国内工业互联网平台现状02.国内主要工业互联网平台介绍4.2.1国内工业互联网平台现状发展概况与初步进展国内平台现状-整体进展目前，我国工业互联网平台建设状况整体和国际同步，在平台建设、应用程序开发、平台应用和联盟生态等方面取得了初步进展，具体体现在以下三点：平台建设：建设了一批面向垂直细分市场的工业互联网平台，能力显著提升。应用创新：开发了新的工业应用并实现商业化，创新步伐加快。企业上云：中小企业加速采用平台，成为地方政府推动企业上云的关键。工业互联网平台知识图谱优势分析-良好基础我国工业互联网平台发展具备良好的基础：●工业系统集成：聚集全球重要集成企业，具备坚实产业基础。●工业网络互联：外部网络产业基础扎实，自主技术纳入国际标准。●工业云服务：云计算领域形成规模，涌现高水平服务企业与方案。产业集聚：汇聚全球重要集成企业资源标准引领：自主技术纳入国际标准体系生态成熟：高水平服务商与解决方案涌现扎实基础·创新驱动·产业赋能挑战分析-亟待改善我国工业互联网平台在以下方面存在诸多亟待改善之处：

●工业系统集成：高端市场被垄断，核心技术缺乏，企业规模偏小。●工业网络互联：无线化、IP化网络互联技术与标准有待突破。●工业云服务：算法模型与PaaS平台差距大，标准化程度低。●工业安全：安全体系不成熟，边界模糊，攻击面扩大。核心技术·网络互联·安全保障4.2.2国内主要工业互联网平台介绍典型平台案例分析1.三一集团有限公司的根云工业互联网平台

三一集团有限公司是全球领先的工程机械制造企业，投资孵化了树根互联技术有限公司（简称树根互联）。树根互联运用物联网、大数据、云计算、机器学习、人工智能等新技术，打造根云工业互联网平台，并以根云平台为核心，建设开放、共建、共享的工业互联网产业生态。技术赋能：融合IoT、AI等新技术，驱动产业升级平台价值：连接设备与用户，提供全生命周期服务树根互联（RootCloud）品牌标识根云平台-功能与应用根云平台核心功能覆盖设备全生命周期管理，赋能企业数字化转型：●设备连接与管理：实现海量工业设备快速接入与远程运维。●数据分析与洞察：大数据驱动设备健康诊断与性能优化。●应用开发与赋能：开放PaaS平台支持第三方行业应用开发。广泛应用于工程机械、能源、环保等领域，助力企业降本增效。图示：

根云工业互联网平台架构智能连接·数据驱动·行业赋能2.美的M.IoT

美的结合多年的制造经险，开始建设独立自主的工业互联网平台MloT.美的M.IoT平台架构。美的M.IoT平台架构3.海尔COSMOPlat平台海尔的COSMOPlat是全球首家引入用户全流程参与体验的工业互联网平台，其核心是构建用户需求驱动的大规模定制模式。海尔COSMOPlat平台架构4.其他平台简介国内还有许多优秀的工业互联网平台：•徐工信息“汉云”：聚焦于智能制造和工业大数据服务。•航天科工“航天云网”：打造了面向中小企业的云制造平台。•阿里巴巴的阿里云：依托自身国内规模最大的公共云计算平台，为推动制造企业的数字化、网络化、智能化转型提供全方位的工业互联网服务。•用友“精智”：提供企业级的工业互联网解决方案。图示：阿里云平台架构多元生态·赋能制造·创新发展感谢观看THANKSFORWATCHING4.3SupOS工业操作系统目录CONTENTS平台概述SupOS工业操作系统概述核心功能SupOS工业操作系统的核心特点和功能总结与展望对SupOS未来发展进行展望4.3.1SupOS工业操作系统概述定义与核心定位SupOS平台SupOS工业操作系统是企业连接工厂、设备、人员和产品等全信息数据的工业互联网平台、工业大数据平台、工业人工智能平台。旨在以集成化、数字化、智能化手段实现工厂生产控制、生产管理和企业经营的有效融合。三位一体：工业互联网、大数据、AI平台深度融合深度融合：生产控制、管理与经营一体化提升效率SupOS工业操作系统的树形结构SupOS平台

SupOS工业操作系统是一个工业互联网平台，它以工厂数据/信息全集成为基础，构建多元对象化工业数据湖，企业用户可通过平台内置的App开发平台，实现生产控制、生产管理、企业经营等多维、多元数据的融合应用；SupOS工业操作系统同时提供对象模型建模、云边协同边缘计算、大数据分析和人工智能应用、场景化分析服务、智慧决策和分析服务等功能，以集成化、数字化、智能化手段解决生产控制、生产管理和企业经营的综合问题，打造服务于企业、赋能于工业的智慧大脑。SupOS工业操作系统可把工业企业中的设备、生产线、车间、检测与控制设备、智能产品、服务，甚至生产链上下游紧密地连接与融合起来，帮助企业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造业体系智能化转型。SupOS工业操作系统整体架构图SupOS为三层：边缘智能层：边缘端数据采集和控制；系统平台层：数据接入、存储处理、分析、算法应用等；工业App层：构建面向特定场景的智能工业App。4.3.2SupOS工业操作系统的核心特点和功能SupOS工业操作系统的核心特点SupOS工业操作系统是一个工业数据底座：数据采集与监视控制（SCADA）工业物联网（IIoT）接入数字工厂工具包支持人机界面（HMI）灵活部署移动应用适配与应用工业App商店信息安全SupOS工业操作系统的核心特点SupOS工业操作系统的能力体系提供工业全信息集成、工业数据资产管理、智能服务运行管理、工业大数据分析、工业人工智能引擎服务、工业APP开发、工业APP应用、工业移动协同应用，是工业互联云平台。SupOS的能力体系SupOS工业操作系统的能力体系1．工业全信息集成平台SupOS信息全集成主要负责采集工厂中人员、设备、装置、物料和产品等的信息数据，打破厂内的DCS、MES、WMS、OA、SCM、CRM、ERP、CCTV等业务系统的数据孤岛现象，实现工厂中生产数据、管理数据和运营数据的有效融合。通过建设大数据集成平台，形成生产要素的大数据画像，实现多业务系统的有效融合、联动，对工业企业几十套“烟囱式”信息系统进行App化迁移。工业全信息集成平台SupOS工业操作系统的能力体系2．云边协同边缘计算

边缘计算作用于靠近物或数据源头的网络边缘，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。云边协同边缘计算的架构SupOS工业操作系统的能力体系3．对象化工业数据湖

SupOS内置对象化工业数据湖，具备图片、数字、布尔、字符串、文本、文件、视频、音频、位置、自定义结构、对象、结构数据、块数据等类型的数据处理与存储能力。SupOS多元数据对象化建模4．数据建模及服务支持对象化元数据定义、数据标准化和信息模型的运行期管理，以及对象模型的组织管理和工厂建模；提供数据集成、数据加工、数据管理、数据服务能力。SupOS工业操作系统的能力体系5．工业微服务架构

通过工业微服务来实现机理模型算法的模块化和软件化，从而满足工业App的运行和扩展。工业微服务架构SupOS工业操作系统的能力体系6．工业App开发环境

提供的可组态的工业App开发环境，通过图形化、组件化、模块化的向导式应用构建。7．数据DIY分析与展示

用户可通过平台提供的数据DIY分析工具，采用组态方式实现多元数据的自主分析与利用，如建立生产看板、能耗看板、设备预警看板、重要指标参数看板、重要摄像头监控等。8．多组织服务

平台提供了一套集中的多组织管理体系。9．多租户服务

平台中采用多租户设计的SaaS系统，可以为多个租户（用户）提供服务，实现多个租户在互联网环境下使用同一套程序，且保证租户间的数据隔离。SupOS工业操作系统的能力体系10．工业大数据及人工智能

SupOS工业操作系统人工智能应用平台，提供了机器视觉、语音识别、智能问答、自然语言处理等多元的工业大数据服务能力。SupOS工业大数据分析平台SupOS工业操作系统的能力体系11．工业数据安全防护体系

安全体系的防护对象包括设备、控制、网络、应用及数据等内容。SupOS平台提供了分级多域、自主可控的信息安全防护体系，支持各个层级的深度防御，具有访问控制、数据分区隔离、通信安全加密、入侵检测等安全防护措施。SupOS数据安全防护架构SupOS工业操作系统的能力体系12．移动应用平台

SupOS工业操作系统包含supLink移动应用子平台，它是一个运行于智能设备的移动应用平台入侵检测等安全防护措施。SupOS工业操作系统的能力体系13．App商店及生态系统

SupOS的核心是用“工业OS+工业App”模式来构建智慧工业大脑，该模式将彻底疏通传统工业系统错综复杂的数据业务关系。SupOS的App生态系统总结与展望SupOS作为先进的工业操作系统，通过强大的边缘数据集成、全域数据管理和灵活的工业App应用，为企业搭建了高效、智能的工业互联网平台，是数字化转型的重要支撑。核心支撑：构建高效智能的工业互联网平台未来动力：深化AI与数字孪生，迈向工业4.0智能制造新篇章AI赋能·数字孪生·高效协同感谢观看THANKSFORWATCHING4.4SupOS工业操作系统核心能力构成目录概述工业设备数据采集驱动管理源点管理标签管理数字化工厂建模生产架构建模组织架构管理工作流设计器总结与展望SupOS工业操作系统以工厂全信息集成为突破口，实现生产控制、生产管理、企业经营等多维、多元数据的融合应用，提供对象模型建模、智能App组态开发、智慧决策和分析服务，以集成化、数字化、智能化手段解决生产控制、生产管理和企业经营的综合问题，打造服务于企业、赋能于工业的智慧大脑。supOS工业操作系统核心能力构成SupOS平台核心能力概述SupOS支持多种工业协议，能够实现对各类工业设备的数据采集，包括PLC、DCS、传感器等，确保数据的实时性和准确性。多协议支持兼容Modbus、OPCUA等主流工业协议全类型采集覆盖PLC、DCS、传感器等各类设备SupOS系统的数据采集架构4.4.1工业设备数据采集SupOS提供丰富的设备驱动库，支持驱动的在线安装、配置和升级，大大降低了设备接入的复杂度。丰富驱动库兼容多种工业协议与设备在线运维远程安装、配置与升级驱动驱动管理的窗口4.2驱动管理

在采集器连接指定类型的设备时，需要在源点管理中添加对应类型驱动的实例，并在添加的实例中配置与设备的连接参数，从而实现采集器与设备的互连。采集器支持针对驱动列表中所有的驱动建立通信实例，从而与不同协议的设备建立通信。在实际应用中，源点可以是一个智能仪表、一台智能设备、一套装置的控制系统、一个摄像头等，也可以是一张关系数据库的表。SupOS支持对源点的添加、删除、修改和查询，并提供测点数据的实时监控和历史查询，帮助用户全面掌握设备运行状态。测点配置管理支持测点的添加、删除、修改和查询数据监控查询实时监控和历史查询，掌握设备状态4.4.3源点管理4.4.4标签管理为设备和测点添加标签，实现数据分类和检索自定义标签体系·提升数据检索效率·助力精细化运营分析标签是SupOS的数据接入中最小的数据载体，用于管理每个源点的测点信息。一个标签与设备的一个测点对应，在运行后标签的实时值与对应设备测点的实时值保持一致，这种方式确保了可以实时采集现场设备测点的数据。标签可以设置为实型、布尔型、字符串、整型等类型，支持添加、删除、修改和导入、导出操作。自定义标签灵活适配各类业务分类需求高效检索快速定位目标数据与设备SupOS标签管理与检索界面4.4.4标签管理4.4.5数字化工厂建模实现生产过程可视化·打造全要素数字化底座·赋能智能制造升级

数字化工厂建模主要包括对象模型管理、工厂生产架构建立和行政组织架构管理等，从而实现工厂数据流、信息流和业务流的传递。SupOS中的对象模型包括对象模板、对象实例、功能集合等多种元模型，应用这些模型；用户可实现工厂的厂房、人员、设备、产品和物料等生产单元的建模。通过对象属性、服务、事件和订阅的功能定义，可以完成设备的静态属性、运行状态、维护记录、保养记录和故障记录等业务的建模。同时，对象模型还可以描述工厂中不同人员角色（生产人员、管理人员、经营人员）的业务模型和原材料、产品、辅料和中间体等物料模型。4.4.6工厂生产架构建模实现生产过程可视化·打造全要素数字化底座·赋能智能制造升级

在数字化工厂建模过程中构建好一个个对象模板以及相应的对象实例后，就可以根据工厂实际的生产架构关系，对单体的对象模型进行工厂建模。

SupOS支持定义多个工厂模型，每个工厂模型支持分级和多节点关联，因此SupOS支持组建不同业务模型的特定工厂模型，从而满足不同业务场景的应用需要。4.4.7组织架构管理实现生产过程可视化·打造全要素数字化底座·赋能智能制造升级SupOS支持集团型企业的组织架构管理，企业能够建立多级公司，每个公司具有自己的部门和岗位及相应的人员。每级公司的公司管理员可以单独维护本公司的组织架构和相应的用户、角色、功能权限。4.4.8工作流设计器实现生产过程可视化·打造全要素数字化底座·赋能智能制造升级

在实际的工厂管理和应用中，大部分工业智能App中的业务表单涉及多个环节的流转与审批要求。SupOS提供了基于BPMN模型的工作流设计器，通过流程元素和流程节点的属性配置，实现自动执行过程流转，并根据用户设计的流程规则，实现关联的文档、表单或任务在不同执行者之间进行传递和执行。工作流设计器支持活动流转、网关判断、提交审批、流程会签、转发代办等功能，可实现开始、中间、边界、结束事件的快速拖曳组态。同时支持启用、停用、删除、复制、升级、复原等功能，并以RestfulAPI的形式开放给开发者。总结与展望SupOS平台的未来发展趋势回顾核心能力·洞察行业趋势·引领平台未来发展总结与展望内容SupOS平台凭借其强大的核心能力，为工业互联网平台的建设和应用提供了坚实的基础。未来，SupOS将继续深化技术创新，拓展应用场景，为制造业的数字化转型提供更强大的支撑。未来工业互联网平台发展趋势感谢观看THANKSFORWATCHING4.5SupOS工业操作系统使用简介用户需在操作系统环境下使用ChromeV84及以上版本浏览器访问SupOS。实际配置要求取决于企业规模、支持的位号、客户端使用数量等。4.5.1运行环境在ChromeV84及以上版本浏览器中输入服务器地址，例如http://IP地址:8080，在用户登录界面输入用户名及密码，点击<登录>按钮，登录成功，首次登录后请按提示修改密码。登入界面如下图所示：4.5.2

系统登录1.运行期界面登录SupOS后进入运行期界面，界面信息分成四部分，包括功能区（A区域）、菜单（B区域）、工具栏（C区域）、显示界面（D区域）。如下图5-27所示：4.5.3

界面认识2.组态期界面点击左下角图标进入组态期界面，如下图所示，组态期界面分成四部分，包括功能区（A区域）、菜单（B区域）、系统信息管理（C区域）、显示信息（D区域）。*点击功能区LOGO，返回至运行期界面首页；*点击功能区图标，收起菜单栏，显示缩略图标4.5.3

界面认识1.采集节点管理SupOS工业操作系统平台实现数据采集站的鉴权管理及连接状态管理。鉴权管理：SupOS工业操作系统平台通过生成合法的UUID，用于在采集器软件及第三方数据介入时进行配置。根据该合法UUID可以与平台建立连接，从而确保连接的安全性；状态管理：提供采集器软件与平台之间的连接状态、采集器源点通道状态的管理。4.5.4

组态期菜单栏2．对象模型管理supOS工业操作系统平台将企业内所有的车间、设备、物料、产品等进行对象化建模与管理。平台中的对象模型包括对象模板、对象实例、功能集合、标签管理、数据集合等。4.5.4

组态期菜单栏3.企业组织架构企业组织架构形象地反映了组织内各机构，可以帮助企业快速搭建组织结构和人员管理。公司管理：用于集团型企业内部管理，可以通过创建多级公司实现分/子公司、兄弟公司或上下级公司对组织、人员、用户、角色、内部数据的独立管理；组织管理：根据公司的人力资源关系，构建与管理公司内部门及岗位；人员管理：管理企业中的人员信息。4.安全管理用户管理：配置用户，进行权限管理；角色管理：对用户角色进行定义，可给不同的角色分配相应权限；在线用户：查看系统在线用户的登录信息，对在线用户进行管理；黑白名单：设置系统访问的黑/白名单并对其进行管理。4.5.4

组态期菜单栏5.业务设计器提供工业APP软件的组态式开发环境，通过图形化、组件化、模块化的向导式应用构建，利用平台提供的表单设计和工作流设计工具，实现应用场景和业务流程的分析和设计，满足流程监控、在线报表、工业APP业务管理页面、工作流管理、Dashboard分析、大屏画面应用等为一体的混合业务编排和场景设计要求。6