工业互联网开源发展现状如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/06/29 08:53

工业互联网高速发展,部分功劳应归功于开源软硬件的助力。

1.工业互联网边缘侧碎片化程度高,开源技术发展空间广阔

工业互联网边缘侧主要是通过物联网技术实现工业设备数据接入能力、协议解析与数据预处理,整 个服务市场呈现碎片化的形态,为开源技术提供了更广阔的发展空间。从通信网络、连接协议到物联 软件、时序数据库,都存在大量优秀开源项目,我国开源项目表现也相当亮眼。

在网络方面,5G开源项目较多,包括Open5Gs、Free5GC和Magma等,NB-IoT、LoRa、ZigBee等相 对少。在连接协议方面,MQTT、CoAP、OPC UA、AMQP、XMPP、DDS等都是开源协议,基于标准 协议的开源项目也较多,其中,中国的开源物联网MQTT服务器EMQX的全球下载量已超千万。工业 协议方面,由于传统工业厂家的市场格局和商业利益,大多数工业协议都是封闭化设计,较少开源。 在物联软件方面,从组件到整个平台软件都有典型开源项目,包括消息队列Kafka、Pulsar,规则引 擎Node-RED、EMQ X IoT Rule Engine,开源物联网平台ThingsBoard、IOT DC3、Kaa等。此外,为 了物联网边缘计算构建通用开放框架,2017年6月,Linux基金会主持成立开源边缘计算框架EdgeX Foundry,提供开源微服务的集合,用于统一工业互联网边缘计算解决方案的生态系统。在时序数据 库方面,近几年一直处于高速发展阶段,开源项目更是层出不穷,权威排名DB-Engines TimeSeries 热度前五中,包括第一名InfluxDB在内的4个都是开源项目,国内的开源时序数据库TDengine、 Apache IoT DB排名也比较靠前。

2.工业应用开发环境逐渐转向低代码模式,开源项目正在兴起

工业互联网的价值在于重构工业知识创造、扩散、复用新体系。工业知识往往掌握在专业技术人员 手中,低代码、零代码的工业应用开发环境为这些技术人员提供一个标准化、易用的编程环境,通过 统一的编程语言,实现流程、逻辑、经验、算法、规律等工业知识的快速封装,已经成为填补技术人 员的开发技能的有效工具。

目前,国内低代码、零代码创业型公司和产品众多,开源项目较少,正处于兴起阶段。百度开源了 amis前端框架,阿里巴巴开源低代码引擎LowCodeEngine。浪潮开源低代码内核UBML,并发布了具 有完整企业级应用能力的海岳低代码平台inBuilder社区版。虽然国内低代码平台目前取得了很多不 错的成果,在低代码平台开发类型上对OT类应用仍支撑不足,期待开源社区带动在这方面的持续深 化发展。

3.工业数据管理领域以开源为主导,多种技术和架构并存

工业数据管理与服务通过大数据技术提供面向海量工业数据提供数据治理、数据共享、数据可视化 等服务,是工业互联网发挥工业大数据价值的重要一环。大数据技术与开源之间有着密不可分的关 系,目前市场上应用最广泛的大数据技术栈还是以开源大数据框架Hadoop与开源通用内存并行计算 框架Spark为核心的生态系统。

近年来,以Hadoop为核心的开源大数据体系,逐渐向多元化技术并行发展。一方面,原有Hadoop体系的产品迭代趋于稳定,一些常见的开源组合,比如Flink+Kafka、Spark+HDFS等,经过开源生 态市场的检验,已经成为相对固定的标准化选择。另一方面,大数据技术生态也在向流处理、数据 可视化、交互式分析等方面探索。随着云原生的发展,与云原生结合更紧密的Airbyte、Flink CDC、 SeaTunnel、 InLong等项目也得到了飞速发展。

4.工业数字化工具成熟开源项目少,主要集中在欧美发达国家

工业数字化工具融合数字建模、数字仿真、数字孪生等技术,提供产品、设备、工艺和系统的三维设 计、仿真、展现、优化等,是工业自主可控的关键,是工业互联网的重要工具,其中,几何内核、约束 求解器、3D引擎是工业数字化工具核心技术,属于高技术含量、高研发投入、高应用门槛产业,成熟 技术高度集中在欧美发达国家。

目前全球市场上只有少数内核厂商,其中,CGM、ACIS、Parasolid、Granite属于第一梯队,分别属 于法国达索(前两个)、德国西门子、美国PTC,这些技术虽然闭源,但应用广泛;Open CASCADE (OCC)是目前世界上为数不多的开源几何内核,由法国Matra Datavision公司开发,基于OCC的 CAD软件有FreeCAD、HeeksCAD、AnyCAD等。

在约束求解器方面,西门子的DCM是全球最成功的商用几何约束求解器,处于垄断地位,其他还包 括达索的CGM、俄罗斯LEDAS的LGS,知名度也较高。因此市面上的开源约束求解器也众多,但是 大多数是限定于某些细分领域或来自于研究性项目,例如OpenFOAM、FEniCS、Elmer、SalomeMeca等。

在3D引擎方面,国内开源项目处于空缺状态,目前主流的引擎包括商业引擎Unity Technologies公司 的Unity,和开源引擎Epic Games公司的UE、Analytical Graphics公司的Cesium、Mr.doob个人开发的 Three.js等,其中,UE以逼真的渲染效果著称,在游戏开发中应用较多,工业领域也有一些项目在应 用UE;Unity、Cesium、Three.js在工业领域应用较广泛。

5.国内积极探索工业模型开源开放,促进工业知识的沉淀、复用和迭代创新

工业互联网的核心资源是工业模型,即工业知识的模型化、标准化表达。工业模型的跨系统流转、 交付、应用,极大促进了工业知识的共享与发展。统一建模语言具有领域无关的通用模型描述能力, 基于统一建模语言的方法能够实现复杂系统的不同领域子系统模型间的无缝集成。欧洲仿真协会 EUROSIM于1996年推出多领域统一建模语言Modelica,经过多年发展,目前Modelica标准库已经包 括了不同物理领域的1600多个模型组件,基于Modelica发展出来的商业软件、开源软件也非常多,Modelica模型可以在这些软件中自由流转。除了Modelica外,工业界大部分成熟的建模工具都建有自 己的模型库,例如Simulink建模工具在产业界、学术界被广泛应用,自带对象模型库、算法库、控制 系统、环境模型、基础元器件模型库等,但这些模型并不是免费开放的。国内工业互联网发展始终提 倡加速工业知识的沉淀、复用和迭代创新,其中,同元软控通过打造工业知识模型互联平台MoHub, 构建了一个覆盖函数库、模型库、App库服务的模型社区,开发者以开源方式分享到社区的模型库, 支持海量用户参与到工业知识模型的开发、分享、创新应用过程。

6.工业App基于应用商店模式加快开源开放步伐

工业App是基于工业互联网,承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,本质是企业知识 和技术诀窍的模型化、模块化、标准化和软件化。开发者社区是开发工业App的主要推动力,平台和 微服务框架降低了工业App开发的难度和门槛,大量的开发者都可以参与开发工业App。面向特定工 业应用场景,激发全社会资源形成生态,推动工业技术、经验、知识和最佳实践的模型化、软件化和 封装,形成海量工业App。

应用商店是向企业用户提供的工业App分发渠道,是促进工业App应用生态繁荣发展的有力支撑。在 应用商店模式下,来自不同制造商的工业App可以跨平台运行,相互交互,具有一致的语义,按照共 同的标准工作,并且对所有社区开发者开放。目前开发工业App的核心技术主要由国外公司把控,国 内整体开源产品较弱。开源可成为颠覆传统工业App的重要武器,国内企业开始布局探索,开源意识 逐渐增强,传统优势企业和创新性企业加快开源布局。在应用商店模式下形成开放的应用程序生态 系统后,工业App领域会向传统PC软件市场一样取得蓬勃发展。

7.开源工业软件成果丰富,国内积极探索破局之路

工业软件是工业互联网的核心力量,近年来均涌现了大量开源工业软件。在研发设计类软件方面, 有开源免费的用于3D建模的FreeCAD、2D建模QCAD社区版以及基于QCAD的一个开源分支发布的 LibreCAD等开源软件。目前开源CAD软件供个人使用表现的比较出色,但仍然无法在大型企业直接 代替AutoCAD的直接模拟。在工业设备中常见的生产控制类软件可编程逻辑控制器(PLC)方面, OpenPLC、Beremiz、Apache PLC4X等都是非常优秀的开源PLC软件。开源的ERP、CRM类业务管 理软件数量也已形成规模化生态,如Odoo。我国工业软件在国家的大力扶持以及各类企业的不懈努 力之下,发展步伐明显加快,但仍存在高端工业软件缺位、本土工业软件应用困难等问题。工业软 件的破局之路艰难,开源不失为一种新的思路。2022年7月,开放原子全球开源峰会成立OpenAtom openCAX工作委员会,在开源领域布局了一批共性关键技术,联合构建OpenDACS开源EDA平台,聚集国内优势力量,共同探索工业软件发展新路径。

8.工业互联网开源社区整体发展良好,与实际产业联系仍需加强

目前工业互联网领域应用比较广泛的开源项目,其社区发展也比较活跃,如Eclipse IoT、Linux Foundation、OPC Foundation、FreeRTOS、Zephyr等。其中,Eclipse IoT提供了基于Eclipse的开源工 具,包括开发工具、测试工具、运维工具等,这些工具都能够支持工业领域的物联网应用开发和测试。 Eclipse IoT的社区正在快速成长,145+的创新组织都致力于加速采用由Eclipse IoT社区开发的商业级、 生产就绪的开源技术。OPC Foundation推动了OPC UA协议的发展和普及,积极参与了各种工业物联 网协议的制定,提高了标准的普适性和实用性。仅2019-2022年,OPC Foundation基金会成员就增加了 150多名。截至目前,全球已有超过920家OPC基金会成员和数千个符合OPC标准的产品。

但是,许多其他工业互联网领域的开源项目,由于没有形成实际的产业应用,发展相对滞后,仍需要 进一步改进与完善。如EdgeX Foundry项目,由于其与实际工业应用场景不够贴合,该项目会员数发 展至今仍低于100,且在GitHub上仅三十多人贡献了代码仓库。

其他答案
匿名用户编辑于2023/06/29 08:51

目前,工业互联网通用技术领域开源项 目较多、成熟度相对高,但不可忽视的是,深入到OT层、传统制造领域,开源项目相对少、成熟度也 较低,且核心开源项目以国外为主。推动开源开放技术体系,对加快我国工业互联网发展具有重大意 义。近年来,我国也涌现了一批优秀的工业互联网开源项目,整体呈增长态势。