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工業 4.0 智慧工廠
智慧車載交通與能源環保
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智慧經營管理
2019年10月23日 星期三
．深度剖析國際傑出知名工業網路平台大盤點
EcoStruxure ，Internet of Things (IoT) for Innovation and Energy Management | Schneider Electric
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【3S MARKET 】這篇報導有多精彩？無論是要建構 Industry 4.0 的業主，或要從事這方面的系統整合規劃者，包括監控業者，這裡的內容，就是商機……
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粗略統計，截止 2018 年 3 月，聲稱能提供工業網路平台服務的全世界廠商，已經超過 150 家，耳熟能詳且能直接說出名字的工業網路平台不下 30 家。漫天飛舞的工業網路平台，可謂是亂花漸欲迷人眼，讓人看的眼花繚亂，很難讓人真正理解，不同工業網路平台之間的本質區別。
帶著對工業網路的思考，因此特別策劃了題為「工業網路平台大盤點」的報導，希望能透過對業界主流工業網路平台的整理，來理清它們之間的區別，進而引導製造企業有針對性的推進工業網路平台的選型與實施。
一、工業網路平台定義
工業網路是指工業互聯的網，而不是工業的互聯網。他認為，在企業內部工業網路要實現工業設備、資訊系統、業務流程、產品與服務、人員之間的互聯，實現企業 IT 網路與工控網路的互聯，實現從車間到決策層的縱向互聯；在企業與企業之間，工業網路要實現上下游企業（供應商、經銷商、客戶、合作夥伴）之間的橫向互聯；從產品生命週期的維度來看，工業網路要實現產品從設計、製造到服役，再到報廢回收再利用整個生命週期的互聯。
用一個簡單的公式進行表述，即「數據 + 模型 = 服務」。工業網路平台透過對企業的機器、業務系統、產品模型等過程數據，進行廣泛的採集，將採集到的關鍵數據，導入到工業化模型以實現業務功能的軟體化，最終為企業提供工業級應用服務，幫助企業優化生產流程，為產品從研發到生產、銷售和使用等全生命週期提供服務，從而實現製造資源的優化配置。
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圖 1 工業互聯網平台架構
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在工業網路產業聯盟提供的白皮書中，將工業網路平台從架構上，具體劃分為四個層次，即邊緣層、IaaS 層、工業 PaaS 層和工業 SaaS 層。其中，IaaS 層主要是為 PaaS 層，提供雲端基礎設施支撐，以構建滿足工業應用開發需求的硬體環境。
第一，數據採集是基礎。對應工業網路的邊緣層，其本質是利用泛在感知技術，對多源設備、異構系統、營運環境、人員資訊等要素，進行實施高效採集和雲端匯聚。
第二，工業 PaaS 是核心。對應工業網路的平台層，其本質是在現有成熟的 IaaS 平台上，建構一個可擴展的操作系統，為工業應用軟體開發，提供一個基礎平台。
第三，工業 APP 是關鍵。對應工業網路的應用層，其主要功能是為針對特定工業應用場景，激發全社會資源推動工業技術、經驗、只是和最佳實踐的模型化、軟體化、在封裝，讓使用者可以透過對工業 APP 的調用，實現對特定製造資源的優化配置。
二、工業網路平台應用支撐能力
透過整理業界專家，對工業網路平台的定義，我們可以總結出工業網路平台，需要具備的基本功能：
第一，能實現將不同來源和不同結構的數據，進行廣泛採集；
第二，具備支撐海量工業數據處理的能力；
第三，能透過工業機理和數據科學，實現海量數據的深度分析，並能實現對工業知識的沈澱和復用；
第四，能夠提供開發工具及環境，實現工業 APP 的開發、測試和部署。
從當前工業網路發展水準看，能完全滿足以上四個層級功能的一般工業網路平台還比較少，但針對某些行業應用，領先的廠商基本能做到四個層級功能的全覆蓋。
比如在燃氣輪機、醫療等領域，由於較高的市場佔有率和多年的數據累積，使得 GE、西門子能充分建構，基於這些數據運行特點的算法和模型，透過工業機理和數據科學，實現海量數據的深度分析，並能實現對工業知識的沈澱和復用。
同時還能夠提供開發工具及環境，實現工業 APP 的開發、測試和部署。但對於當前大多數工業網路平台而言，由於行業影響力和技術支撐能力有限，基本上只能做到數據採集和分析，很難提供基於 PaaS 平台的應用開發能力。同時缺乏強力的合作夥伴，也很難形成工業 APP 應用開發生態。
為了全面的瞭解，當前工業網路平台的發展情況，我們將以前面談到的四個層次功能為基礎，採用對標的方法，對當前主流的工業網路平台，進行功能整理和解讀。
1．國際主流廠商及平台
(1)GE —— Predix
按照 Predix 白皮書公佈的資訊，Predix 平台的四大核心功能，是鏈接資產的安全監控、工業數據管理、工業數據分析，雲端技術應用和行動性。
平台架構共分為三層，分別為邊緣連接層、基礎設施層和應用服務層。其中，邊緣連接層主要負責收集數據，並將數據傳輸到雲端；平台層主要提供基於全球範圍的安全的雲端基礎架構，滿足日常的工業工作負載和監督的需求；應用服務層主要負責提供工業微服務，和各種服務交互的框架，主要提供創建、測試、運行工業網路程序的環境和微服務市場。
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| 圖2 Predix工業網路平台架構 |
Predix 平台主要透過一個，名為 Predix 機器的功能模組，採集工業數據，這是一個能嵌入到工業控制系統或網路中的軟體堆，其嵌入方式主要由三種：
1)部署在 Gateway。對於支持通用工業通訊協議（如Modbus，OPC 等）或 TCP/IP 等 IT 通訊協議的設備，Predix 機器可以透過設備自身所支持的協議，直接與設備進行通訊，在這種應用場景中，Predix 機器往往部署在 Gateway 上，而 Gateway 起到設備與雲端之間的通訊連接作用；
2)部署在控制器。Predix 機器直接部署在設備的控制單元中，這樣做能夠削弱機器軟體與硬體之間的聯繫，實現連接、可升級性、相容性、遠端訪問等，使獨立運行或在單獨網路中，運行的工業設備能夠直接連接到雲端，完成數據採集與集時分析；
3)部署在感測器節點。在這一應用場景中，感測器部署在生產現場，完成數據採集，直接將數據上傳至雲端，在雲端完成其他的數據處理操作。
為了實現對大量採集來的工業數據，進行處理和分析，進而優化工業生產過程。Predix 平台提供包括設備服務、數據服務、分析服務在內的一系列服務。具體實現過程：
Predix 先透過設備服務為設備建模，再利用數據服務將採集的設備運行數據，與來自其他的數據源的數據（包括設備模型、ERP 數據）相結合，並根據數據的特點，儲存到不同類型的數據庫中，最後採用分析服務對數據進行分析，進而輸出分析結果。
目前，Predix提供兩種類型的數據分析：操作數據分析和歷史數據分析。其中，操作數據分析實質，是即時數據分析，對設備的狀態變化，進行即時分析與響應；歷史數據分析是對海量歷史數據進行分析，進而建立設備預防性維護模型。
面對當前不同行業數據的分析需求，Predix 分析服務提供開發框架，一個基於微軟 Cloud Foundry 框架的 PaaS 開發平台，利用這個開發平台，企業可以根據需求自主開發算法和模型，在透過配置、抽象，以及擴展模型用於管理分析算法的執行。
由於多年在航空、能源、電力、醫療等行業的經驗和數據累積，Predix 平台內部整合了一些針對飛機發動機引擎、醫療數據、能源數據的算法和模型。
除此之外，GE 及合作夥伴，還根據 Predix 平台，開發部署了一系列工業 APP 應用，包括計劃和物流、聯網產品、智慧環境、現場人力管理、工業分析、資產績效管理、營運優化等。
Predix 平台基本實現了，對工業網路平台四大功能的全覆蓋，屬於比較典型的工業網路平台。就目前而言，Predix 工業網路平台無論是在技術架構的領先性、功能服務的全面性、行業應用的覆蓋度，以及業界的影響力等方面，都要領先與同行，屬工業網路平台中的旗艦和標竿。
(2)西門子——MindSphere
如果需要為 Predix 選擇一個行業對手，普遍認為非 MindSphere 莫屬。MindSphere 是西門子推出的基於雲端的開放式物聯網操作系統，自 2016 年 4 月發佈以來，受到了行業的廣泛關注。
MindSphere 之所以有著強大的行業影響力，就在於西門子不但在建構工業網路理念，而且有著比較廣泛的行業應用實踐，包括一系列數位化工廠和無人工廠，都是以 MindSphere 平台為核心建構。
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| 圖3 MindSphere 基於雲的開放式物聯網操作系統 |
對工業設備的數據採集，西門子提供了一個 MindConnect 的工具盒子，可以讓設備輕鬆連接入網。在這裡可以找到 Nano 這種即插即用的工具，而配套的 Gateway、軟體，也都使得連接變得容易，並且可以輕鬆整合到 MES 軟體上。
當然，這個即插即用目前是有限制條件的，要麼設備支持西門子 S7 的通訊協議，要麼支持 OPC UA 這個新一代通訊協議。當然 Nano 應該只是一個針對既有產品的過渡手段，而對於西門子新自動化設備而言，這種工具乾脆就會直接成為數位化設備的一部分。
當然，這個即插即用目前是有限制條件的，要麼設備支持西門子 S7 的通訊協議，要麼支持 OPC UA 這個新一代通訊協議。當然 Nano 應該只是一個針對既有產品的過渡手段，而對於西門子新自動化設備而言，這種工具乾脆就會直接成為數位化設備的一部分。
MindSphere 平台主要依託 Nano 這一 Gateway 型硬體產品，向上與 MindSphere 的雲端進行連接，向下與西門子的眾多具有乙太網通訊能力的硬體產品、以及支持通用協議的其他品牌產品進行通訊，完成數據採集與傳輸。如果設備的通訊協議比較特殊，使用者可以根據 Nano 中的開源軟體，自行開發設備通訊與數據採集程序。
下面我們具體介紹，MindSphere 是如何實現，與設備之間的通訊與數據傳輸，主要的方式可歸結為四種：
1)MindConnect Nano
MindConnect Nano 實質上，是一款嵌入式工業電腦，透過預先進行配置的方式，與 MindSphere 進行連接通訊。在硬體上支援的接口主要包括 USB、PCIe 插槽、串口，以及乙太網口。支持的通訊協議，包括西門子 S7 系列的乙太網通訊協議，以及 OPC UA。
Nano 能夠透過安全的網路連接，向 MindSphere 傳輸加密數據，保證數據安全。Nano 只能與 MindSphere 共同使用。
從 Nano 的產品介紹中可以看出，它扮演的角色類似於位於雲平台，和現場設備之間的工業 Gateway ，既完成數據採集（包括建立通訊），又完成數據向雲端的加密傳輸。而且 Nano 這一工業 Gateway 只能用於 MindSphere 體系中。
2)MindConnect IOT 2040
這款產品的定位，還是作為工控設備與物聯網的連接器，因為這款產品本身，秉承了 SIMATIC 系列產品的工藝設計，保證了在工業現場惡劣環境下的可靠性，這一點能夠彌補 Arduino 等物聯網開源硬體，在工業強度等級上的不足，相當於給性能強大的物聯網硬體穿上一身安全服。
3)MindConnect Software
從功能上推斷可能就是 Nano 中，提供的免費開源軟體。透過這個開源的軟體，使用者可以自行開發所需要的通訊協議，與設備建立連接，採集數據。
比如有些設備並不支持 OPC UA 工業通信標準，也不支持西門子 S7 系列的乙太網通訊協議，在這種情況下，企業就可以利用 MindConnect Software 進行自主的通訊協議開發。
4)SIMATIC 系列及其他西門子產品
西門子的自動化產品中有很多通訊模組，比如乙太網通訊模組，甚至有些 CPU 模組中，就帶有乙太網通訊的功能，因此，MindSphere 可以透過 Nano，直接與西門子的這類產品進行整合，實現通訊與數據採集。
對於數據的分析，MindSphere 白皮書介紹比較簡單，只是在介紹了 MindSphere 融合了自己開發的 Sinalytics 分析平台。這個平台與 Predix 平台非常類似，整合了遠端維護、數據分析及網路安全等，一系列現有技術和新技術，還能夠對機器感應器，產生的大量數據進行整合、保密傳輸和分析。
不過西門子提供的資料表明，Sinalytics 分析平台主要是提升對燃氣輪機、風力發電機、列車、建築和醫療成像系統的監控能力。
但經過 2017 年的發展，西門子已經對 MindSphere 平台的數據分，析和應用開發能力做了重大優化。西門子透過與 IBM 進行合作，將 Watson Analytics 融入到 MindSphere 中，為 MindSphere 提供了多個分析工具，包括預測分析、規範分析和認知分析。
在漢諾威工業博覽會上，西門子展示約 50 種工業 APP，包括了降低安全風險，提升互聯設備和工廠的可用性等功能。除此之外，西門子正在與源訊、埃森哲、Evosoft、SAP 和微軟，以及亞馬遜雲端服務（AWS）和 Bluvision 等，新的合作夥伴進行合作，強化工業 APP 產業生態的建構。
在漢諾威工業博覽會上，西門子展示約 50 種工業 APP，包括了降低安全風險，提升互聯設備和工廠的可用性等功能。除此之外，西門子正在與源訊、埃森哲、Evosoft、SAP 和微軟，以及亞馬遜雲端服務（AWS）和 Bluvision 等，新的合作夥伴進行合作，強化工業 APP 產業生態的建構。
MindSphere 平台向下提供數據採集 API，即支持開放式通訊標準 OPC UA，也支持西門子和第三方設備的數據連接；向上提供開發 API，方便合作夥伴和使用者開發應用程序。
MindSphere 平台應用開發，也是基於 Cloud Foundry 框架構建，即搭建完整的大數據預處理、儲存及分析的技術框架，也融合了西門子以前，在若干個領域，累積的分析模型與算法，也提供開放的接口，便於使用者嵌入滿足個性化需求的分析算法模型。
MindSphere 平台，是目前最貼近製造企業工業自動化，應用需求的工業網路平台。西門子本身就是一家製造企業，生產製造一些關鍵的工業自動化設備。
因此，既能準確的把握製造企業的應用需求，也能透過對工業設備的技術和生態，掌控構建滿足製造企業需求的工業網路平台。這決定了 MindSphere 平台，必然是當前製造企業的優先關注對象，和應用實施的首選。
因此，既能準確的把握製造企業的應用需求，也能透過對工業設備的技術和生態，掌控構建滿足製造企業需求的工業網路平台。這決定了 MindSphere 平台，必然是當前製造企業的優先關注對象，和應用實施的首選。
(3)ABB —— Ability
ABB 集團全球 CEO 史畢福，將 ABB Ability 工業雲，定義為從設備、邊緣運算到雲端服務的跨行業、一體化的數位化解決方案。具體來說，ABB Ability 工業雲端平台就是「邊緣運算+雲端」架構，邊緣設備負責工業設備的接入，對關鍵設備的參數、值和屬性進行數據採集，由 ABB Ability 邊緣運算服務進行數據的處理和展現，最上層雲端平台，用來對工業性能的高級優化和分析。
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| 圖4 ABB Ability工業雲平台架構 |
從發佈產品白皮書看，ABB Ability 按照「金字塔型」劃分為四個層次，分別是底層的設備與感測器，中間層的自動化系統、端到端的工業/企業數位化解決方案，以及最上層的開放的工業雲平台。從四層架構體系，看基本涵蓋了工業網路平台定義的功能。
1)底層的設備與感測器
ABB主要業務是電力和自動化，ABB Abilit y工業網路平台，也是圍繞產業業務，建構對於底層的數據採集，ABB 主要是透過感測器來完成。
早在 2016 年，ABB 就推出的智慧感測器解決方案，將低壓電機與工業網路相連接，從而實現對電機的連續監測。感測器可以便捷地貼附在電機上，將電機震動、溫度、負載和能耗等關鍵數據傳輸到雲端。
一旦任何參數偏離標準值，它就會發出警報，從而使操作人員在電機發生故障前，採取預防措施。
通信連接由每台感測器內置的藍牙，透過工作人員的智慧手機，或者 ABB Gateway 解決方案實現。雲端服務器進行數據分析，產生有用資訊，並將其直接發送到工作人員的智慧手機或客戶終端。
透過使用者終端，工作人員可以獲得趨勢數據、運行時間以及負載數據等，用以優化運行維護計劃。這些狀態與性能數據，可以幫助工廠，降低電機整個生命週期的總體成本，從而延長電機的工作時間和使用壽命，並提升電機性能和效率。
2)中間層的自動化系統
ABB Ability 工業雲平台的自動化執行環節，是由 ABB Ability 系統 800xA 來完成的，這是一款集 DCS（分布式控制系統）、電氣控制系統，以及安全系統於一體的協同自動化系統，幫助客戶提高工程效率、操作員效率和資產利用率。該系統包括 800xA DCS、 800xA 安全、800xA 電氣控制。
3)端到端的工業數位化解決方案
ABB Ablility 工業雲平台支持的行業應用包括：面對資產密集型行業的績效管理解決方案；針對流程工業的控制系統；針對機器人、電機和機械設備的遠端監測服務；用於建築、海上平台和電動汽車充電基礎設施的控制解決方案；以及滿足數據中心能源管理，和遠洋船隊航線優化等，需求的專業領域的解決方案。
4)開放的工業雲端平台
ABB 已經與微軟達成策略合作，將依託於微軟的 Azure 平台，提供工業雲服務。ABB 與 IBM Watson 已經展開合作，計劃為 ABB Ability 平台提供工業數據計算和分析能力。
對 ABB Ability 工業雲平台的體系架構進行分析，其基本涵蓋了工業網路平台的四個基本功能，但在工業分析能力和應用開發能力方面，還有待完善。
同時，ABB 也正在透過與微軟、IBM 這些資訊技術領導廠商合作，強化平台對工業數據的處理和分析。ABB Ability 工業雲平台最適用的仍然是電力自動化，並在交通、數據中心、智慧建築、採礦業、石油化工以及製造業，得到了廣泛應用。
(4)菲尼克斯電氣 —— ProfiCloud
菲尼克斯電氣，專注做電子電氣接口與連接，從世界上第一片組合式接線端子開始，到現在可以為客戶提供連接器、殼體、功能安全、工業電腦、照明、標識、電源、防雷等全系列選擇。菲尼克斯電氣提供的 ProfiCloud 技術，可以讓 PROFINET 的使用者，在不添加任何硬體成本的情況下，輕鬆實現安全、快捷的底層設備間的互聯互通。
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| 圖5 ProfiCloud工業雲平台 |
對於實現設備之間的互聯，ProfiCloud 工業雲平台，主要透過一種叫做 ProfiCloud 耦合器的設備，安全地將本地 PROFINET 網路，連接到 ProfiCloud 雲平台上，同時也使 ProfiCloud 服務，可以在 PROFINET 中使用。
對於遠端的設備，則可以採用分布式控制器，透過網路與 ProfiCloud 相聯接。它就像 PROFINET 網路中的一個本地設備一樣可以直接使用，無需進一步的配置或編程。
在 ProfiCloud 平台上遠端的 PROFINET 子站，甚至都不需要控制器，所有的控制命令，都可以由本地 PROFINET 控制器發出，這樣為客戶節約了大量硬體成本。
ProfiCloud 設備的接入非常簡單，工程師只需在 ProfiCloud 雲端伺服器上，透過UUID（設備通用唯一辨識碼）添加 ProfiCloud 設備，並將分布在不同區域的 PROFINET IO 子站、交換機和雲耦合器「連接」在一起，就完成了設置工作，然後就可以像使用本地 PROFINET 設備一樣，對遠端設備進行組態和編程。
除 ProfiCloud 工業雲平台之外，菲尼克斯電氣還有開放式控制平台 PLCnext，PLCnext 可以讓各類工具軟體，如 Visual Studio、 Eclipse、Matlab Simulink、PC Worx 等，並行工作成為現實，並共享數據資訊資源。
透過將 PLCnext 開放式控制平台，與 ProfiCloud 工業雲平台的結合，使得來自產品開發、設備工程、生產部門的團隊，可以在新產品開發階段，就跨部門合作，協同配合，以便更快速地使用生產設備。
同時還可以結合第三方數據，如天氣數據、匯率數據等，這樣的功能能為某些風力發電、光伏發電、水利設施，及生產製造企業帶來便利。
除了支持 ProFinet 協議的工業設備的接入，ProfiCloud 工業雲平台也可以將智慧手機、智慧手錶等行動智慧設備，整合為虛擬的 PROFINET 設備，透過智慧終端，可以隨時讀取操作人員的心率感測器、重力感應感測器、電子羅盤感測器、三重陀螺儀感測器、溫濕度氣壓感測器等數據。
菲尼克斯電氣認為，在未來在智慧工廠內部，參與生產的將不僅僅是高端智慧製造設備，人機交換也不僅僅是簡單的透過按鈕和開關，智慧穿戴設備和連接智慧世界的通訊技術，將帶來更加高效便利的生產製造模式。
在安全方面，為保障工業設備之間的通信安全，ProfiCloud 工業雲平台中的設備之間的通信，都採用了 TLS（安全傳輸層協議）方式加密，簡單而安全的通訊機制，可以讓使用者輕鬆控制，分布在世界各地的設備及系統。
Predix、MindSphere 這些能廣泛支持，異構工業協議設備之間互聯有所不同，ProfiCloud 工業雲平台主要支持，以 ProFinet 工業協議為主的工業設備互聯。同時對照工業網路平台的四大功能，ProfiCloud 的重點在設備的接入和互聯，以及數據的採集和分析，在平台開發能力和建構工業 APP 產業生態方面，還有待進一步的完善。
(5)施耐德電氣 —— EcoStruxure
EcoStruxure ，是施耐德電氣推出的新一代物聯網平台。該平台將原有的三大解決方案融合到一起，包括電力行業的能效管理解決方案 PowerStruxure，機器製造行業的能效管理解決方案 MachineStruxure，工廠的能效管理解決方案 PlantStruxure，實現了從多維 Struxure 向 EcoStruxure 平台的統一。
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| 圖6 EcoStruxure工業物聯平台架構 |
從字面上來講，E 代表了能效，CO 代表了控制，EcoStruxure 就是我們能效管理平台的總稱。顧名思義，EcoStruxure 平台的主要功能，就是實現對企業的能源效率，進行有效的管理，以降低企業的營運成本。
EcoStruxure 物聯網平台共分三層，包括互聯互通的產品、邊緣控制以及應用、分析與服務。
1)互聯互通的產品層
EcoStruxure 物聯網平台，透過在斷路器、變頻器和制動器等關鍵設備中，嵌入感測器、計算系統、IP 網路和邊緣分析等功能，可以實現對設備的發現和加載、設備的配置和通信、設備數據的收集和儲存，並具備在設備層級，進行本地分析、便捷配置和升級更新的能力。
針對產品的互聯互通，施耐德電氣推出了Altivar Machine 變頻器，和 Altivar Process 變頻器。其中，Altivar 機器變頻器設計，用於滿足智慧機器的各種要求，並且能夠在簡單和複雜應用中，給予原始設備製造商對於變頻器的選擇指向。
Altivar Process 變頻器不只是一台變頻器，而是一款智慧型互聯互通產品，企業可以透過行動端訪問有關資訊，從而即時做出業務決策。
2)邊緣控制層
EcoStruxure 物聯網平台，實現位於本地或雲端營運的控制、管理、自動化和優化的各種構件。包括SoMachine、Mondicon M580 ePAC 控制器、Foxboro、Triconex、機器自動化。
SoMachine 軟體：是一款整合 Vijeo-Designer 軟體的開放、高效的專業軟體解決方案。它整合用於運動控制設備的配置和傳送工具，具備對現場總線配置程序、專家診斷功能和故障調試功能，以及維護和可視化等多重功能。
Mondicon M580 ePAC 控制器：是一款基於工業乙太網的可編程自動化控制器，其核心優勢在於透過最先進的 ARM 架構微處理器，將標準的乙太網嵌入自動化控制器，並且將它應用到現場總線、控制總線和內部的背板總線等，所有的通訊中，以及所有的設備和模組，例如配電、低壓電路板、能源管理功能等，從而形成一個完整的、真正意義上的開放網路，實現無縫的連接和通訊的優化。
Foxboro DCS：Foxboro 系列控制與 I/O 設備能夠無縫整合現場總線功能，包括現場總線基礎、在現場的現場總線基礎控制、HART、PROFIBUS、Modbus。Foxboro DCS 無縫完整整合的控件，與一套功能強大的工具相結合。
Triconex 過程安全解決方案：為工廠提供全套的安全關鍵解決方案，和全生命週期安全管理理念與服務，保持企業安全可靠穩定運行與盈利增效的同步。
機器控制：可以實現對機器的協調控制或同步控制，適用於各種自動化系統和行業，包括各種自動化包裝機器、物料搬運、暖通空調控制、泵控、材料加工控制等。
3)應用、分析與服務層
EcoStruxure 平台提供，對基於開放 IP 協議備，最寬泛的容納能力，能實現雲連接，為控制、監視、遠端聯網和資產管理的應用、分析與服務的交付提供支持，這些全部都構建在微軟 Azure 物聯網套件之上。
EcoStruxure 平台的應用定位比較清晰，主要是提供電力系統及設備的互聯、狀態監控和效率優化。從功能上講，首先能支持較為寬泛的電力系統及設備的互聯，同時對設備的數據進行採集和分析。
實現了工業網路平台功能三個基本功能，即設備互聯、數據採集和儲存、數據分析及工業性能優化。但不提供基於 PaaS 的開放平台，也不支持企業自主開發工業 APP。
(6)艾默生 —— PlantWeb
2016 年艾默生推出了，經過擴展升級的 Plantweb 數位生態系統，這是一個基於標準的可擴展硬體、軟體、智慧設備和服務組合，它將數位智慧，進一步擴展到整個製造企業，並為現場應用，提供了一個全面的框架，幫助製造商在安全性、可靠性、生產力和能源方面，實現最佳績效。
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| 圖7 PlantWeb數位生態系統架構 |
從整體架構劃分，最下面一層是數據層，主要是利用艾默生廣泛的測量儀表，實現對工業運行狀態的全面感知，包括傳統的溫壓液位、閥位監測、振動監測和腐蝕監測等。
中間層是傳輸安全層，主要解決傳統數據的傳輸和儲存，以及通過應用 Gateway，實現異構設備的互聯和數據接入。接入端安全傳輸，運用一系列網路安全技術和設備，將各類儀表採集的數據，單向傳輸到 IT 平台供網路和雲端使用，同時防止外部數據侵入企業過程營運平台。
最上層是應用層，該層整合各種設備監控軟體，可以對設備的健康狀態、營運績效和能耗進行分析與優化。而且還可以支持行動應用，透過雲端服務，將整個工業物聯網平台的資訊，傳遞給專家，從而提供遠端服務。
PlantWeb主要功能模組：
普適測量：包括新推出的本安型溫度感測器、腐蝕監測感測器、中壓電氣保護及氣體洩漏探測設備。
Secure First Mile：艾默生的 Secure First Mile 是一種數據安全手段，使客戶能夠有選擇地，將高度安全的數據，從受保護的控制和操作系統（OT），連接到雲環境（IT）中的營運績效應用。
資訊平台：整合各種設備狀態監測軟體，每一個品種的設備監測，就是一個獨立的應用軟體，因此可以從單個設備資產類別監測軟體開始，逐步擴展到更多種類的資產設備監測。
Plantweb Insight 資訊平台，可獨立於現有業務系統和 DCS 運行，並為工業物聯網提供接入點。
顧問系統：整合的分析專家應用軟體，用於設備資產健康、性能建模和全廠範圍內的能源優化。目前包括機械設備顧問，、工廠性能顧問和能源顧問三個應用，可擴展到跨多個工廠的數千台設備，用於整個企業範圍的設備和能源分析。Plantweb Advisor 顧問系統可以在現場、公司內部雲平台，或第三方雲服務系統中運行。
設備管理平台：它可將多個業務系統中，設備的健康狀態數據，整合到一起，並根據企業管理人員的不同需求，將數據推送到他們的電腦和行動設備上。
行動應用：DeltaV 行動應用使用戶能夠安全地遠端監測他們的過程，並接收自定義的過程警報通知。AMS Trex 設備通訊器，是一款適合維護技術人員使用的，堅固耐用的工具，適用於嚴酷工況環境，在不干擾生產的情況下隔離並修復問題。AMS Asset View 基於職能的警報系統，確保了負責可靠性的員工，接收到重要且相關的警報，以確保對生產至關重要的資產，處於正常運行狀態。
遠端支持服務：指支持工業物聯網的雲服務，可用於實時監測重要設備資產的健康狀況、能源消耗，以及其它和營運相關的應用。可以對用戶的設備資產、營運性能、具有優先級的維修，以及設備狀態趨勢。進行連續監測，並提供報告。
微軟雲服務和物聯網方案：艾默生將基於雲的 Microsoft Azure 物聯網套件進行了標準化，以實現 Connected Services 遠端支持服務，使得 Plantweb 數位生態系統，能夠提供一個安全、靈活的平台，從而與企業內部雲網路和第三方雲服務連接。
艾默生的產品線主要包括工業閥門、儀器儀表，以及針對過程與離散製造業的工業控制化系統，如DCS、SCADA等。這些產品大多部署於，工業生產的各個狀態監控節點，這決定了艾默生有能力從企業的生產過程中，獲得即時的感測器數據，為艾默生建構工業物聯網平台，提供了堅固發展基礎。
從技術上講，PlantWeb 數位生態系統屬比較成熟的平台，也是當前比較領先的，針對流程行業的工業網路解決方案。可以透過遍布工業生產過程的工業閥門、儀器儀表和工業自動化控制系統採集工業數據，並對工業數據分析，實現對生產過程的配置優化。
(7)霍尼韋爾工業物聯網
霍尼韋爾將工業物聯網定義為一個六層的立體架構，由下而上包括即時感知層、數據連接層、接口層、雲服務層、分析計算層，以及應用層。霍尼韋爾的工業物聯網解決方案，可以用‘1-2-3’來表示，即 1 個生態平台、2 種數據連接方式、3 種應用。
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| 圖8 霍尼韋爾工業物聯平台架構 |
在霍尼韋爾的六層架構中，感知層、邊界設備和 Gateway，主要實現設備的互聯網，霍尼韋爾主要透過 Sentience 工業軟體實現對數據的採集、分析和挖掘，該平台包含有數據的安全協議，和數據分析軟體，是連接工業物聯網數據連接層、接口層和雲服務層的重要工具。
其連接方式主要透過兩種方式：
1)透過已有的現場即時監測設備、自動化系統和資訊系統來獲取，如智慧感測器、智慧變送器、油氣行業灌區的液位儀、油氣的超聲波流量計等。這些設備本身就攜帶大量的數據，可以透過設備連接到霍尼韋爾的物聯網平台上。
2)將現場的設備，直接透過 OPC UA 送到雲端的數據中心，進行數據分析。OPC UA 是霍尼韋爾數據連接和管理的協議，它提供了一種開放的網路數據的連接，既可以帶上下文，也有相應的數據安全。
在數據分析和應用層面，霍尼韋爾主要通過數位智慧的分析平台，該平台可以幫助客戶採集所需的數據，進行可視化的發展趨勢分析，得以與其他使用者協作，預測和防止設備故障，並能夠採取行動做出業務決策。除此之外，霍尼韋爾還提供自己開發的，針對行動工業應用的 APP 軟體，確保了工廠的經理、主管等營運人員，與企業時刻保持互聯。
在應用開發層面，霍尼韋爾提供 Matrikon OPC UA 軟體開發工具包，這是一個不受平台、操作系統或大小限制的整合工具包，能夠幫助用戶快速、輕鬆地，實現工業軟體系統間的互聯互通。
霍尼韋爾工業物聯網平台發展願景是「至聯致遠」，這個策略口號蘊含的是，對連接手段和數據獲取的重視。在應用開發層面，霍尼韋爾目前只為企業提供，基於 OPC UA 的軟體開發包，以支持異構設備的接入。但霍尼韋爾正在透過搭積木式的方式，不斷從軟體層面尋求平台功能的突破。
(8) 庫卡 —— KUKA Connect
2017 年，KUKAConnect 平台正式推出，這是一個基於訂閱的平台，不需要進行軟體安裝。KUKA Connect 平台目前提供兩種可用的服務。
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| 圖9 KUKAConnect平台架構 |
第一種是 KUKA Connect Lite。提供的功能包括：狀態監控、設備維護提醒、機器人 ID 辨識數據、控制器數據、規格說明、用戶手冊、管理員控制台、機器人清單。
狀態監測：實現對接入平台的庫卡機器人的系統狀態進行監測。
機器人 ID 辨識數據：根據機器人 ID 資訊辨識數據。
管理員控制台：透過管理控制台，實現對各種設備狀態的集中展示和操控。
多國語言支持：支持英文、中文、德文等主要系統版本和語種。
維護日誌：保存所有系統及設備維護記錄。
第二種是 KUKA Connect Plus。除了上述功能之外，還能提供的附加功能包括：機器人即時狀態提醒、即時故障提醒、可導出的數據報告、即時故障維修與記錄、全面的設備日誌、機器人 4D 可視化模型。
機器人即時狀態提醒：可即時的透過後台查看機器人狀態。
可導出的數據報告：可導出設備狀態運行的數據報告。
即時故障提醒：即時的進行故障提醒，避免因設備故障造成損失。
即時故障維修與記錄：提供即時維修的功能，並對維修過程資訊進行記錄。
全面的設備日誌：提供詳細而全面的設備狀態，及維護維修日誌供查閱。
機器人 4D 可視化模型：能夠透過平台，虛擬展現即時生產場景下的機器人運動狀態模型。
除了以上談到的功能之外，KUKA Connect 還可以透過與 Nebbiolo 技術的結合，使用 fogNodeTM 計算設備，實現端對端應用能力，從而安全地在機器人和雲平台之間搜索、交換、轉移數據。
從 KUKA Connect 平台架構看，庫卡的的策略十分明確。即透過搭建雲平台，接入應用廣泛的機器人設備，採集機器人工作狀態和運行數據，實現工業機器人狀態的即時監控，進而做到性能的優化與分析。
KUKA Connect 是一種包月服務，製造企業可以自主選擇是否接入，一旦接入就按照服務功能支付費用。
同時庫卡還與第三方合作夥伴開發工業 APP，創造圍繞 KUKA 機器人的工業生態。
認為，相對主流的工業網路平台，KUKA Connect 平台的結構簡單，功能明確。既能實現對產品的性能監控，也可以透過公有雲平台遠端服務客戶企業。
從功能上講，KUKA Connect 就是典型的公有雲服務平台。與工業網路平台存在明顯的本質區別。
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| AKD 寰楚專業級全系列監控設備 |
．俄羅斯 Yandex.Taxi 公司推行臉部辨識技術 防止疲勞駕駛
Yandex demoing self-driving car at Yandex Leadership Roundtable 2019.
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俄羅斯最大的出租車服務公司 Yandex.Taxi（俄羅斯最大網路公司 Yandex 旗下網約車部門）將在所有車輛上安裝臉部辨識技術設備，以辨識司機的精神狀態，如發現疲勞駕駛，可以阻止司機接新訂單。
根據美國汽車交通安全基金會的一項調查表明：疲勞駕駛在美國的交通事故死亡事件中佔據 21% 的比例，可見疲勞駕駛佔交通事故的比例是非常之高。
疲勞駕駛是馬路的一大殺手，每年發生的交通事故中，有 20% 與疲勞駕駛有關。很多人一上班就會犯困，而疲勞駕駛的主要人群，則是計程車、公車、貨車司機等職業司機，畢竟他們的上班就是在開車。如果能從職業司機身上入手，能大大減少疲勞駕駛事故的發生。
該設備將安裝在汽車的前擋風玻璃上，擁有一個能夠監控面部 68 個點的探測器，能探測駕駛員是否頻繁眨眼、打哈欠，或者長時間沒有保持直立姿勢，從而判斷司機是否處於疲勞狀態，如達到閾值將阻止司機接單。
相比之下，優步則採取了一種「原始」的方法——當優步司機工作時間達到 12 小時時，優步會自動讓其離線 6 小時，但是如果司機在這 12 個小時工作中，已經疲勞駕駛，優步根本沒辦法阻止。
其實，各大汽車製造商都已經在汽車上，推出了類似的臉部辨識功能，例如，2019 年款斯巴魯森林人，就配備了 Driver Focus 功能，可以辨識駕駛員的疲勞跡象。而凱迪拉克 CT6 轎車上，配備了一個針對駕駛員的攝影，可以使用紅外線追蹤駕駛員頭部位置。
寶馬旗下新款的 3 系，X5 等車型上，也配備最新的臉部辨識系統，以檢測駕駛員是否疲勞。最著名的要數賓士，它的防止疲勞駕駛系統，除了監測駕駛員臉部，還會聯合當前車速、駕駛時間、轉向角等數據一起判斷，目前全系大部分車型都已經用上了這套系統，不過它只有在時速超過 60km/h 才會激活，目前的城市駕駛，往往沒辦法激活這個系統。
對所有駕駛員來說，杜絕疲勞駕駛靠自覺，但對駕駛車輛為生的司機，也許俄羅斯的做法值得借鑒，畢竟職業司機才是最容易發生疲勞駕駛的人群。