浅谈智慧工厂智能云平台系统的设计研究

浅谈智慧工厂智能云平台系统的设计研究

肖瑜

杭州启昊科技有限公司  浙江 杭州 310000

摘要：云计算以其高效、灵活的特点，逐渐渗透到不同行业的不同角落。形态各异、功能独特的云平台应运而生。特别是在“工业4.0”和“中国制造2025”的大背景下，工业巨头和制造企业纷纷开始打造具备自身行业特色的工业云平台。根据此，本文对面向智能制造的云平台技术进行简要探讨。

关键词：智能制造；云计算；云平台

引言

当前，制造服务业正已然成为制造业新的经济增长点。云制造是一种面向服务的网络化制造新模式，融合了物联网、知识服务、云计算、信息制造技术等现有技术，为制造从生产型向服务型的成功转型创造了新的途径。

1.智能制造的云平台概述

面向制造的智能云平台是面向公共服务的云计算服务（简称云服务），具备运行和安全保障，将信息化建设的基本要素集成到平台中。主要予以平台服务（PaaS）、软件服务（SaaS）和数据服务（DAAS），为“两化融合”准备所有信息基础设施资源，建设专有业务系统。工业企业借助该公共平台构建应用云平台，如空间地理信息云、中小企业云、食品云、金融云等。

智能制造云平台以公共平台为基础，采用公用事业单点部署模式，为区域内相关企业予以多层次的工业数字化应用服务，是公共应用系统的一部分，能够为各种工业企业提供服务。因此，该平台整合了从设计、生产、管理到销售服务等大部分智能制造应用服务，借助高性能计算技术和虚拟化技术，为中小企业予以购买或租赁的信息云服务。借助云服务最大限度地共享资源并节省资金。

智能制造云平台借助信息技术构建一连串专有的业务管理系统，从而进一步提升制造企业内部设计、生产、经营和销售能力，提高生产力，全面提供多种多样服务，最终推动“两化融合”的深化和产业化建设。

智能制造云平台首先为企业提供“横向战略数据集成”服务，其次提供“垂直生产数据集成”服务，最终做到制造过程数据集成服务。

2. 云平台设计

本系统是设备云和业务云，是客户端和设备之间数据传输的桥梁。设备云和业务云各司其职。云端连接物联网设备，全面提供高度适配的网络访问接口和通信协议，采集实时数据和设备状态，远程控制设备。业务云借助数据的整合和逻辑处理，为客户予以产品、设备、人员等信息。客户端以多种方式显示数据。高效、安全、稳定的云平台保障了整个物联网系统的高性能。

2.1设备云设计

云端将采取使用中国移动的OneNet云平台进行数据存储、通信和管理。OneNet云平台能够借助网关连接到设备，对产品进行整体管理和注册。平台支持各类标准协议，并予以相应的API开发接口，承载海量设备快速接入云平台。OneNet平台不仅对设备进行实时监控，获取采集到的设备数据，还能够将设备数据予以给web平台、移动端等，为工厂予以完整的物联网管理数字化解决方案。

2.2业务云设计

业务云主要涵盖负载均衡、云服务器和数据库。首先，外网借助Nginx服务向服务端发送请求，从而在Nginx服务端部署客户端项目。用来充当外部 SLB，将外部流量接入内部K8s，相当于一个云操作系统，能够部署云原生应用。Nginx服务器在处理静态请求方面具备高性能、高扩展性、高可靠性和低内存消耗等优点。项目后期会在tomcat服务器单独部署，让tomcat服务器更专注于处理动态请求，进一步提升服务器的整体性能。另外，为了减轻服务器的压力，客户端项目的部分图片资源会存储在OSS对象存储中，也方便后续与CDN对接，优化网站的访问能力。

2.3可重构技术

可重构技术可分为三个层次：数据中心层、系统层和芯片层。芯片级重构是参照应用需求对芯片功能进行重构。随着3D晶体管技术的推广应用，处理器芯片上的晶体管资源更加丰富，现场可编程门阵列（FPGA）的性能和容量进一步提升，为特定的硬件逻辑重构予以了可能。可重构处理器既保持了处理器的通用性，又具备专用硬件逻辑的高效率和逻辑重构带来的灵活性。这实际上是一种更精细化的软件定义资源重构，将进一步提升数据中心的整体效率。促进达成可重构性的关键是应用逻辑的快速在线动态加载和切换。应用逻辑分为通用静态逻辑和特殊动态逻辑。能够预先配置通用静态逻辑，在异构组件和CPU之间构建数据通路。动态逻辑与应用的特性相关，借助CPU和加速单元的高速接口能够快速切换目标应用上线，从而在毫秒级内完成动态逻辑的重构。

2.4 软件定义

软件定义的基本思想是将控制与基础设施分离，将资源进行弹性调优、动态分配和可编程配置，已然成为逻辑集合，即将计算、存储、网络等基础设施转化为按需服务的资源。目前，软件定义的重点是脱离资源抽象和控制，逐渐扩展到业务意识。尤其是在数据中心资源管理中引入机器学习技术，如深度神经网络，普遍作用于模式识别、音视频处理等领域。并构建了应用感知的资源重构决策系统，使基础设施具备感知上层应用需求和识别资源选用行为特征的能力，从而构建最佳的业务运营环境。

结语

目前，新上线的工业云平台仍面临标准不统一、业务时序复杂、生产环境改造难度大、技术局限等问题。但是，不同类型的工业云也在不断探索各自的发展路径。随着技术的进步，标准的制定，提高了生产环境的数字化和智能化水平。智能制造云平台技术将为未来两化融合和智能制造带来划时代的进步和发展。

参考文献

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