MindSphere工业物联网平台解读

    随着工业智能化水平的提升，制造企业面临最紧迫的问题就是解决大量异构工业设备和互联，以及支持对设备进行数据采集和分析。然而现实情况是，在工业领域由于行业太多，不同行业对工业物联网应用的需求不大相同，因此，在这种情况下要想实现大一统的工业物联网平台谈何容易。就目前来说，还没有哪一家厂商宣称能实现对所有工业企业物联网应用提供支持，但西门子正在尝试这么做。西门子正在利用自己在工业领域的强大影响力，以MindSphere平台为基础，联合设备制造商和最终用户、数据采集开发者、系统集成商、应用开发者、渠道合作伙伴构建完整的工业物联网产业生态链。

 

 

    众所周知，西门子是当前全球工业自动化领域最具领导力的厂商，随着工业4.0的推进，西门子业务开始重点关注电气化、自动化和数字化。MindSpere平台的推出就是西门子构建工业未来数字化战略的重要支撑。

 

 

    目前，MindSpere数据采集主要依托Nano这一网关型硬件产品，向上与MindSphere的云端进行连接，向下与西门子的众多具有以太网通讯能力的硬件产品、以及支持通用协议的其他品牌产品进行通讯，完成数据采集与传输。如果设备的通讯协议比较特殊，用户可以基于Nano中的开源软件自行开发设备通讯与数据采集程序。
 

 

 

图1 西门子MindSphere平台

　　

    如图１所示。在底层，西门子提供了一个MindConnect的工具盒子，可以让设备轻松连接入网。在这里，可以找到Nano这种即插即用的工具，而配套的网关、软件也都使得连接变得容易，并且可以轻松集成到MES软件上。当然，这个即插即用目前是有限制条件的，要么设备支持西门子S7的通讯协议，要么支持OPC UA这个新一代通讯协议。当然Nano应该只是一个面向既有产品的过渡手段，而对于西门子新自动化设备而言，这种工具干脆就会直接成为数字化设备的一部分。

　　

    从西门子的宣传资料上看，主要通过以下几种方式实现设备与MindSphere的通讯与数据传输：

 

    1) MindConnect Nano

　　

    MindConnect Nano实质上是一款嵌入式工控机，通过预先进行配置的方式与MindSphere进行连接通讯。在硬件上支持的接口主要包括USB、PCIe插槽、串口以及以太网口。支持的通讯协议包括西门子S7系列的以太网通讯协议以及OPC UA。Nano能够通过安全的网络连接向MindSphere传输加密数据，保证数据安全。Nano只能与MindSphere共同使用。

　　

    从Nano的产品介绍中可以看出，它扮演的角色类似于位于云平台和现场设备之间的工业网关，既完成数据采集（包括建立通讯），又完成数据向云端的加密传输。而且Nano这一工业网关只能用于MindSphere体系中。

 

    2) MindConnect IOT 2040

　　

    这款产品的定位还是作为工控设备与物联网的连接器，因为这款产品本身秉承了SIMATIC系列产品的工艺设计，保证了在工业现场恶劣环境下的可靠性，这一点能够弥补Arduino等物联网开源硬件在工业强度等级上的不足，相当于给性能强大的物联网硬件穿上一身安全服。

 

    3) MindConnect Software

　　

    关于MindConnect Software，目前还没有比较详细的介绍资料。但从功能上推断可能就是nano中提供的免费开源软件。通过这个开源的软件，用户可以自行开发所需要的通讯协议，与设备建立连接，采集数据。比如有些设备并不支持OPC UA工业通信标准，也不支持西门子S7系列的以太网通讯协议，在这种情况下，企业就可以利用MindConnect Software进行自主的通讯协议开发。

 

    4) SIMATIC系列及其他西门子产品

　　

    西门子的自动化产品中有很多通讯模块，比如以太网通讯模块，甚至有些CPU模块中就带有以太网通讯的功能，因此，MindSphere可以通过Nano直接与西门子的这类产品进行集成，实现通讯与数据采集。

 

 

    在MindSphere产品资料中，对数据分析过程的描述比较简单，只是在介绍了MindSphere融合了自己开发的Sinalytics分析平台。这个平台与Predix平台非常类似，整合了远程维护、数据分析及网络安全等一系列现有技术和新技术，还能够对机器感应器产生的大量数据进行整合、保密传输和分析。不过西门子提供的资料表明，Sinalytics分析平台主要是提升对燃气轮机、风力发电机、列车、楼宇和医疗成像系统的监控能力。此外，为强化MindSphere平台的数据分析能力，西门子与IBM合作，将Watson Analytics融入到MindSphere中，为MinSphere提供了多个分析工具，包括预测分析、规范分析和认知分析。

 

    由此推测，MindSphere的数据分析功能的实现应该与Predix大同小异，即搭建完整的大数据预处理、存储及分析的技术框架，也融合了西门子以前在若干个领域积累的分析模型与算法，也提供开放的接口，便于用户嵌入满足个性化需求的分析算法模型。

 

    3、MindSphere平台应用
 

 

 

图2 MindSphere平台APP

 

    在今年德国举办的汉诺威工业博览会上，西门子展示了自身及其合作伙伴开发的约50种APP，包括降低安全风险，提升互联设备和工厂的可用性等功能。这些APP与手机上的APP软件类似，只不过是目前大多由工业企业从“工业版应用商店”MindSphere上下载，用途诸如监视能源消耗、分析能效等等。比如在西门子的工业APP平台上有个“KeepSecure！”，一个自动化与控制系统管理工具，用户下载后能更快地发现潜在威胁、安全漏洞和异常情况，并提供例如安全补丁的应对方案。还有第三方开发的应用，比如Bluvision开发的“Bluzone”，可提供基于位置的解决方案和状态监控解决方案。

 

    为支持参与MindSphere系统的初创企业，西门子将在2017年秋季推出一个全球性初创企业计划“MindSphereRocketClub”，进一步简化与MindSphere的连接，引入更多的连接手段，例如RuggedcomRX1400路由器和RFID系统SimaticRF600都支持开放式接口OPC UA。全新程序库MindConnectLib为开发人员将嵌入式设备与MindSphere相连提供了新选择。新发布的北向API能更快速集成西门子MindApp以及合作伙伴的应用程序。为了简化第三方资产与MindSphere的连接，西门子正在开发支持额外协议的南向API。

 

 

    从当前工业物联网的发展态势来看，西门子MindSphere领先于行业绝大多数厂商。西门子利用在全球工业自动化领域的强大影响力和规模庞大的企业用户群体，联合行业合作伙伴共同构建相对完善的工业物联网产业链。笔者认为，与GE 相比，西门子在工业领域有着更广的行业覆盖度，对工业自动化领域的理解相对更加深刻。因此，西门子在工业设备互联、数据采集以及工业APP应用方面有着先天的竞争优势。采取的战略是先解决好底层的基础工作，然后向上层的自主应用开发延伸，以OT为核心，推动与IT的融合。GE则刚好相反，重点考虑的是如何通过互联网实现对设备数据的采集，利用在软件算法方面的技术优势实现对数据的应用和分析。以IT为核心，推动与OT的融合。

    欢迎工业物联网厂商通过以下链接提交解决方案：
    http://www.e-works.net.cn/report/2017iotsurvey/2017iotsurvey.html