工业互联网开源要得到长足发展,必然面临开源领域普遍会遇到的供应链风险、代码安全风险、知 识产权风险、自主创新风险,同时,还要解决自身领域存在的开源发展问题与挑战。
平台层工具软件开源运营成本高、传统商业模式获利难
工业互联网平台发展迅速,国内头部厂商纷纷搭建了双跨平台,我们仔细研究这些平台,就会发现重 要部件几乎都用到了开源软件。但平台型软件商业巨头,往往体量大,在市场竞争中处于优势地位, 通过采用开源软件、工具搭建商业工业互联网解决方案,实现快速推广并获利,而这些开源软件、 工具的创新型厂商由于体量小、整合能力有限,没有提前布局商业,再加之开源运营成本高、难以获 利,往往给别人做了嫁衣,自身发展后劲不足,长此以往不利于工业互联网基础软件开源生态发展。
工业互联网技术门槛高,跨大量开源组件构建平台往往导致深度整合和优化不够
工业互联网融合OT、IT、CT等多个领域技术,实现深度整合和优化是一件非常复杂且困难的事情, 开源项目在这方面存在非常多的市场机会,开源软件、工具可以免费获取源代码,对于有一定IT能力 的企业来说,具有较好的经济效益。例如大部分软件厂商、工业企业往往会选择Kubernetes、Istio、 Docker等快速搭建工业互联网平台。开源软件虽然使用简单、经济,但往往也面临着“免费即最贵”的尴尬局面,开源技术的大规模商用需要充分的评估与实践,需要技术团队同时掌握很多不同领域 的开源组件,并且能融会贯通、知道如何将这些组件更好地组合到一起。但大部分中小软件厂商或 传统企业没有足够的专业人才,缺少融合多个开源软件系统的一整套解决方案,往往面临因软件版 本不统一的兼容问题、因参数配置不合适的性能问题、因缺少技术支持的运维优化困境,导致深度 整合和优化不够。
业互联网各子技术领域开源发展不均,缺乏核心工具的开源
工业互联网边缘层、PaaS层、应用层,由于各层功能与技术差异,其开源发展不均,国内更是少见核 心工具的开源。边缘层主要提供协议解析、工业数据接入及预处理等能力,国内外开源项目较多,如 设备网关接入方面有NEURON、MQTT、ThingsBoard、EMQX等开源项目,但受制于工业协议的多 样性,多数开源项目都无法做到协议适配的通用性。PaaS层主要提供工业数字化工具、工业数据管 理服务、工业模型管理服务等工具及通用能力,因商业用途及专业工具的技术门槛高,厂商往往选 择封闭发展,构建技术壁垒,核心开源项目较少,尤其三维设计、仿真优化。不过,近几年随着Open CASCADE等开源数字化工具的出现,逐渐打破了AutoCAD等主流封闭软件的垄断局面。应用层方 面,传统研发设计类软件、生产控制类软件、业务管理类软件和工业数据软件中,均涌现出了大量开 源软件,如开源ERP Odoo、Apache基金会旗下的Apache OFBiz项目,已经有了较大的应用生态。 但从整体发展来看,工业设计类软件、工具仍需加强布局。
边缘侧工控系统、协议相对封闭,影响设备的互联互通
边缘侧工控设备(PLC、DCS等)以及工控协议经过20年间的发展,一方面激烈的市场竞争刺激了西 门子、施耐德、欧姆龙等国际厂商产品快速迭代升级,另一方面也构筑了设备互联互通的壁垒,各家 厂商所采用的PLC编程和通讯交互方式不尽相同,衍生出不同类型的通信协议,虽然极大的增强了自 身向上层的数据传输能力,但这些协议大部分是采用封闭设计,彼此不兼容,用户无法扩展或自定义 系统、协议以满足其特定需求。
目前边缘侧工控系统、协议的开源程度虽然不是很高,但还是有一些有影响力的开源项目,例如, OpenPLC是一个开源的可编程逻辑控制器,Open Industrial Linux是一个基于Linux的开源工业操作 系统,还提供PLC、HMI工业自动化应用程序。
当前,开源已成为工业互联网领域的重要开发模式,工业互联网各技术领域越来越多的采用开源代码,自身的开源化趋势也越来越明显。工业互联网开源正在向垂直行业解决方案、海量工业App、工 业技术为主的OT层渗透。
工业互联网依托开源社区与生态发展垂直行业解决方案
我国石化、钢铁、电子信息、家电、机械、汽车、装备、航空航天等垂直行业广泛应用了工业互联网 技术能力。各垂直行业的工业互联网实施业务场景相对独立、应用领域不尽相同,应用深度参差不 齐,实施路径也存在差异,如何打造更多的垂直行业解决方案,将单独部署的工业互联网项目拓展和 融合达到行业规模化,是工业互联网高速发展必须解决的问题。
开源社区可以使跨地区、跨领域的专业人才之间通过开放式的创新生态实现深度交互与智慧共享, 让更多的人参与到垂直行业解决方案构建中,从而提高项目的数量和质量。面向垂直行业的工业模 型、插件类开源项目将逐渐增多。
工业App需求繁杂,低代码工具开源能够加速创新效率
工业App涉及研发设计、生产制造、运维服务和经营管理等不同领域与环节,个性化强,对象众多,关 系非常复杂,体系庞大且需求繁杂。低代码开发工具沉淀过去十几年策划、开发、应用工业App的经 验,参考工业产品制造模式形成一些典型模型和架构模式,提供低门槛应对复杂需求的开发方案。
低代码开发工具通过生态联盟,由多家企业专注其擅长的部分,彼此协同发展,可以不断积累工业 App模式,构建领先的产业集群。开源是建立这个生态联盟的有效方式,通过开放源代码,聚集各个 行业工业App的领先厂商,彼此打通、串联,共同推动沉淀工业软件、智慧城市、智能制造等领域的 低代码模型,应对繁杂的工业App需求,提供低门槛开发方案,加速工业互联网领域创新效率。
工业互联网技术开源由IT层迈向OT层
IT层主要涉及计算机、互联网、应用软件等,其软件系统相互连接,通常运行在iOS和Windows等流 行的操作系统上,缺乏自主性,软件开发规范、使用标准解决方案以及流行的通信协议,应用场景广 泛,因此开源项目较多。相比之下,OT层主要涉及机械、工控网络、工控系统以及跨工业协议的通 信,系统一般是自治的、隔离的、自包含的,运行在专有软件上,与传统计算机编程不同,应用场景 也涉及更多专业知识和技能,因此OT层开源项目一直发展缓慢。 随着IT与OT融合越来越深,OT层也开始寻求标准化的发展道路,IT与OT之间的界限正在被引入连 接设备的OT系统和物联网的兴起所模糊,OT层的开源项目也会逐渐增多。
工业互联网通过开源社区培养专业人才
工业互联网领域开源项目蓬勃发展,开源软件的易获取性让众多高校学生、企业人才可以低成本的 接受并使用开源软件,同时开源社区中汇聚了众多有着开源精神和探索精神的开源贡献者,开发者 可以在社区中获取到软件源代码、与更多的业内优秀从业者进行协作、扩充个人技术图谱和技术栈 等,因此开源社区也成为了工业互联网领域人才培养的重要基地。
高校是人才培养的重要来源,高校学生也可以通过开源社区开拓技术视野,锻炼协作能力。通过一 系列的开源校园行活动可以有效推进开源文化、开源实践在高校的普及,促进高校开源人才培养、 加强高校人才参与到企业开源实践,为工业互联网行业提供源源不断的人才供给。