工業(yè)PaaS平臺(tái)，對(duì)應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)層，其本質(zhì)是在現(xiàn)有成熟的IaaS平臺(tái)上構(gòu)建一個(gè)可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)，為工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)提供一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。工業(yè)PaaS是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心。那么工業(yè)PaaS平臺(tái)的核心又是什么呢？

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，不僅能為制造業(yè)乃至整個(gè)實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)提供新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支撐，還不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)和新產(chǎn)業(yè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施落地與生態(tài)構(gòu)建的關(guān)鍵載體，正成為全球主要國(guó)家和產(chǎn)業(yè)界布局的關(guān)鍵方向。工業(yè)PaaS平臺(tái)，對(duì)應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)層，其本質(zhì)是在現(xiàn)有成熟的IaaS平臺(tái)上構(gòu)建一個(gè)可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)，為工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)提供一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。

工業(yè)PaaS是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心。那么工業(yè)PaaS平臺(tái)的核心又是什么呢？

一

數(shù)字化模型是工業(yè)PaaS平臺(tái)的核心

如果說工業(yè)PaaS是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心，那工業(yè)PaaS的核心又是什么呢？就是數(shù)字化模型。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)要想將人、流程、數(shù)據(jù)和事物都結(jié)合在一起，必須有足夠的工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并且把這些以數(shù)字化模型的形式沉淀到平臺(tái)之上。即把工業(yè)的技術(shù)原理、行業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)工藝、模型工具規(guī)則化、軟件化、模塊化，并封裝為可重復(fù)使用的組件。

二

什么是數(shù)據(jù)化模型？

所謂的“數(shù)字化模型”是將大量工業(yè)技術(shù)原理、行業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)工藝、模型工具等規(guī)則化、軟件化、模塊化，并封裝為可重復(fù)使用的組件。具體包括通用類業(yè)務(wù)功能組件、工具類業(yè)務(wù)功能組件、面向工業(yè)場(chǎng)景類業(yè)務(wù)功能組件。

1

數(shù)字化模型的來源

數(shù)字化模型既然在工業(yè)PaaS平臺(tái)中如此重要，那么這些數(shù)字化模型從哪里來的呢？一部分來源于物理設(shè)備，包括制造過程的零件模板，設(shè)備故障診斷、性能優(yōu)化和遠(yuǎn)程運(yùn)維等背后的原理、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及方法；一部分來源于業(yè)務(wù)流程邏輯，包括ERP、MES、SCM、CRM、生產(chǎn)效能優(yōu)化等這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)中蘊(yùn)含著的流程邏輯框架；此外還來源于研發(fā)工具，包括CAD、CAE、MBD等設(shè)計(jì)、仿真工具中的三維數(shù)字化模型、仿真環(huán)境模型等；以及生產(chǎn)工藝中的工藝配方、工藝流程、工藝參數(shù)等模型。

2

數(shù)字化模型分類

數(shù)字化模型一種是機(jī)理模型，亦稱白箱模型。根據(jù)對(duì)象、生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)制或者物質(zhì)流的傳遞機(jī)理建立起來的精確數(shù)學(xué)模型。其優(yōu)點(diǎn)是參數(shù)具有非常明確的物理意義，模型參數(shù)易于調(diào)整，所得的模型具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。機(jī)理模型往往需要大量的參數(shù)，這些參數(shù)如果不能很好地獲取，也會(huì)影響到模型的模擬效果。機(jī)理包括基礎(chǔ)理論模型（如制造過程涉及到的流體力學(xué)、熱力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)方程等模型）；流程邏輯模型（如ERP、SCM供應(yīng)鏈管理等業(yè)務(wù)流程中蘊(yùn)含的邏輯關(guān)系）、部件模型（如零部件三維模型）、工藝模型（如生產(chǎn)過程中涉及到的多種工藝、配方、參數(shù)模型）、故障模型（如設(shè)備故障關(guān)聯(lián)、故障診斷模型等）、仿真模型（如風(fēng)洞、溫度場(chǎng)模型等）。機(jī)理模型本質(zhì)上是各種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和方法的固化，它更多是從業(yè)務(wù)邏輯原理出發(fā)，強(qiáng)調(diào)的是因果關(guān)系。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，一些大數(shù)據(jù)分析模型也被廣泛使用，包括基本的數(shù)據(jù)分析模型（如對(duì)數(shù)據(jù)做回歸、聚類、分類、降維等基本處理的算法模型）、機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步辨識(shí)、預(yù)測(cè)等）以及智能控制結(jié)構(gòu)模型，大數(shù)據(jù)分析模型更多的是從數(shù)據(jù)本身出發(fā)，不過分考慮機(jī)理原理，更加強(qiáng)調(diào)相關(guān)關(guān)系。

3

數(shù)字化模型開發(fā)工具

所有的這些技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法、工藝都將通過不同的編程語言、編程方式固化形成一個(gè)個(gè)數(shù)字化模型。建模工具如：Python數(shù)據(jù)抓取、MYSQL數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)、EXCLE圖表制作、SPSS.R數(shù)據(jù)建?？梢暬鹊?，這些模型一部分是由具備一定開發(fā)能力的編程人員，通過代碼化、參數(shù)化的編程方式直接將數(shù)字化模型以源代碼的形式表示出來，但對(duì)模型背后所蘊(yùn)含的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)了解相對(duì)較少；另一部分是由具有深厚工業(yè)知識(shí)沉淀但不具備直接編程能力的行業(yè)專家，將長(zhǎng)期積累的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法通過“拖拉拽”等形象、低門檻的圖形化編程方式，簡(jiǎn)易、便捷、高效的固化成一個(gè)個(gè)數(shù)字化模型。

大數(shù)據(jù)建模的步驟一般包括：選擇模型、訓(xùn)練模型、評(píng)估模型、應(yīng)用模型和優(yōu)化模型五個(gè)階段。正如數(shù)據(jù)挖掘標(biāo)準(zhǔn)流程一樣，構(gòu)建模型的這五個(gè)步驟，并不是單向的，而是一個(gè)循環(huán)的過程。當(dāng)發(fā)現(xiàn)模型不佳時(shí)，就需要優(yōu)化，就有可能回到最開始的地方重新開始思考。即使模型可用了，也需要定期對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)和優(yōu)化，以便讓模型能夠繼續(xù)適用新的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

4

數(shù)字化模型技術(shù)架構(gòu)

當(dāng)把這些技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法等固化成一個(gè)個(gè)數(shù)字化模型沉淀在工業(yè)PaaS平臺(tái)上時(shí)，主要以兩種方式存在：一種是整體式架構(gòu)，即把一個(gè)復(fù)雜大型的軟件系統(tǒng)直接遷移至平臺(tái)上；另一種是微服務(wù)架構(gòu)，傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)不斷碎片化成一個(gè)個(gè)功能單元，并以微服務(wù)架構(gòu)形式呈現(xiàn)在工業(yè)PaaS平臺(tái)上，構(gòu)成一個(gè)微服務(wù)池。目前兩種架構(gòu)并存于平臺(tái)之上，但隨著時(shí)間的推移，整體式架構(gòu)會(huì)不斷地向微服務(wù)架構(gòu)遷移。

采用工業(yè)微服務(wù)的方式將上述軟件拆解成獨(dú)立的功能模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)原有生產(chǎn)體系的解構(gòu)，隨后在平臺(tái)中構(gòu)建起富含各類功能與服務(wù)的微服務(wù)組件池，并按照實(shí)際需求來調(diào)用相應(yīng)的微服務(wù)組件，進(jìn)行高效率和個(gè)性化的面向用戶的工業(yè)App研發(fā)，整個(gè)軟件研發(fā)的技術(shù)門檻和投入成本大大降低。原來需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)和雄厚資金支持的精英化軟件研發(fā)開始向大眾化研發(fā)轉(zhuǎn)變。

工業(yè)微服務(wù)需要?jiǎng)?chuàng)造全新開放價(jià)值生態(tài)平臺(tái)。工業(yè)微服務(wù)開放平臺(tái)能夠?yàn)閺V大第三方開發(fā)者提供眾多低門檻、易操作、高效率的開發(fā)支持手段，形成以工業(yè)App開發(fā)為核心的平臺(tái)創(chuàng)新生態(tài)，同時(shí)也能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)用戶提供以工業(yè)微服務(wù)為基礎(chǔ)的定制化、高可靠、可擴(kuò)展工業(yè)App或解決方案，形成以價(jià)值挖掘提升為核心的平臺(tái)應(yīng)用生態(tài)。

5

數(shù)字化模型的價(jià)值

工業(yè)大數(shù)據(jù)匯聚到工業(yè)PaaS平臺(tái)之上，所有的工業(yè)技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和方法都以數(shù)字化模型的形式沉淀在PaaS平臺(tái)上，當(dāng)把海量數(shù)據(jù)加入到數(shù)字化模型中，進(jìn)行反復(fù)迭代、學(xué)習(xí)、分析、計(jì)算之后，可以解決物理世界四個(gè)基本問題：

首先是描述物理世界發(fā)生了什么；其次是診斷為什么會(huì)發(fā)生；第三是預(yù)測(cè)下一步會(huì)發(fā)生什么；第四是決策該怎么辦，決策完成之后就可以驅(qū)動(dòng)物理世界執(zhí)行。

如上圖，通過傳感器的及時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比診斷，預(yù)測(cè)故障發(fā)生，管理者可以根據(jù)預(yù)測(cè)的情況，采取包括預(yù)防性維護(hù)在內(nèi)的決策。

數(shù)字化模型的價(jià)值，概括起來講，就是狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。

三

結(jié)語

工業(yè)PaaS平臺(tái)目的是為企業(yè)提供云服務(wù)所必需的各種中間件、分層的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展機(jī)制、開發(fā)和運(yùn)維等支撐能力，幫助企業(yè)快速構(gòu)建面向工業(yè)行業(yè)的社會(huì)級(jí)服務(wù)，同時(shí)與開發(fā)者、合作伙伴一起打造良性生態(tài)圈。

當(dāng)工業(yè)PaaS平臺(tái)上擁有大量蘊(yùn)含著工業(yè)技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和方法的微服務(wù)架構(gòu)的數(shù)字化模型時(shí)，應(yīng)用層的工業(yè)APP可以快速、靈活的調(diào)用多種碎片化的微服務(wù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)APP快速開發(fā)部署和應(yīng)用。