Predix,垂直物联网霸主GE!

在1892年,由爱迪生电灯公司和汤姆孙-豪斯顿电气公司合并,成立了GE---通用电器公司(General Electiric Company),又称为“奇异公司”。爱迪生电灯公司,是托马斯·爱迪生于1878年创立的公司。

从GE诞生开始,“发明创新”就写在了这家公司的基因之中。正如GE的品牌口号是“梦想启动未来”(imagination at work)一样,GE一直以技术创新为驱动力,将工业文明之光带到世界的各个角落。从第一盏白炽灯开始,电烤箱、荧光灯、喷气式(飞机)发动机、人工降雨、核电厂、Sigma磁共振成像技术,100多年以来,GE带来了无数创新的产品发明和行业应用。

如今,GE的业务已经遍及世界上100多个国家,在全球有超过500个制造工厂,以及30万员工,多元化产业涉及各行业领域的产品和工业设备,包括:生产消费电器、工业电器设备、医疗器械,航空核心部件、能源设施等等。

一、面临危机的GE

在2008年,GE遭遇了金融危机,当年原本占有盈利半壁江山的金融部门,其利润下降了近三分之一,这使得GE当年整体盈利下降了15个百分点。虽然GE最后躲过了金融危机,但作为传统工业巨头的GE,不得不停下发展金融行业的脚步,想一想今后的路该如何走下去。显然,金融行业并不太适合以创新发明为根本的GE,但如果舍弃了金融行业,GE又该如何面对传统工业领域的困境,继续发展下去呢。

在互联网时代的今天,GE在工业领域所面临的挑战越来越大

1、生产和经营环境面临巨大压力

一方面工业生产效能和利润增长乏力。不论是重型设备还是消费品的制造,都面临着市场饱和甚至萎缩后的定价压力和利润缩水,而不断变化的定制需求挑战着产品和设备传统的生产效率。另一方面,生产企业面对环境和安全审查愈发严格。特别是能源石化等行业,不断趋向严格的环境标准意味着生产成本的增加。

2、外部竞争比内部竞争更具威胁

GE发现,现今的行业竞争不仅仅来自于工业行业自身(例如罗克韦尔自动化、西门子、联合科技等传统竞争对手),真正的威胁是来自行业以外的领域。其中,最明显的威胁来自互联网行业,因为不少传统行业已经被互联网巨头们彻底颠覆了:Google、Facebook颠覆了传统媒体和广告的商业模式,亚马逊重新定义了零售行业,而Airbnb在全球住宿领域开启了分享经济的时代。

此外,通信领域巨头(Cisco、AT&T),软件领域巨头(Microsoft),以及解决方案巨头(IBM)等,也都对工业领域虎视眈眈。最后,还有一群创业公司也在伺机而动,这些创业公司没有数字化转型的压力,像互联网企业一样可以轻装上阵,产生颠覆效应。

正如哈佛商学院教授卡里姆.拉哈尼(Karim R. Lakhani)所说“真正的危险在于,数据和分析比安装的设备本身变得更有价值”。在未来,传统企业必须进行数字化转型,并学会粹取产品中的数据价值(通过分析预测优化产品和服务),否则难以应对数字领域企业的跨界竞争。

二、GE迈起数字化转型的步伐和Predix的诞生

当工业领域处于内忧外患之境,逃脱了2008年金融危机的GE,决定将企业经营的重心回归到重工业的根基上,将数字化转型作为发展重点,并计划着从软件领域的一名新人开始做起,直至2020年,要成为全球的“十大软件公司”。

在2011年,GE在加州圣拉蒙成立了软件中心。其目标之一是开发一个行业级的操作系统——替工厂和行业设备,作出工业领域的“微软-Windows”或“Google –Android”。

2012年,GE提出了“工业互联网”这一概念。

到2013年的时候,一个基于云计算的软件平台被开发出来,它的名字叫“Predix”。

一开始的Predix只是一个GE飞机引擎的配套软件服务,它的一项核心用途是对飞机引擎进行预见性维护,借此避免设备停机。而后,Predix的应用扩大到GE旗下的其他工业业务。最终,基于战略需要,Predix被GE重新定义为在工业应用中基于云的操作系统。GE希望Predix能在工业领域占据先机,它承载了GE新工业帝国梦想的核心软件平台。

2014年,GE已经将各种工业设备的管理方案,整合成了四十余种数据与分析解决方案(GE称这些解决方案为“Predictivity”)。

2015年,GE成立了“GE Digital”,并宣布将Predix全面对外开放(支持非GE设备)。

2016年年初,Predix平台正式开始运行,成为面向全球工业领域的物联网平台。Predix允许工业企业基于其标准,创建和开发自己的工业物联网应用,并在Predix上部署。

短短的几年之间,Predix肩负着GE数字化转型之路从一个工业配套软件走向了全球的开放性服务平台。Predix起初是GE的一个APM的内部平台(“Asset Performance Management”:“资产绩效管理”,也有组织机构称之为“资产效能管理”),而后作为GE工业物联网的核心能力,转变成为了工业垂直领域的物联网平台。 Predix的核心作用就是连接工业资产设备、统筹各种APM等工业系统、承载工业互联网应用。

三、解构Predix

GE的Predix物联网平台是GE数据中心上的垂直物联网平台,它以连接工业资产设备和合作供应商各类信息系统为基础,向各行业提供设备连接、设备管理、应用开发、数据存储、安全和行业应用等服务。

它是建立在微软的Azure(IaaS)和亚马逊(IaaS)云计算服务、以及运营商网络连接之上的PaaS层平台,平台提供端到端的安全连接、进行实时性的设备/资产监控、并在云端提供大数据分析,还能够按行业客户需要,按照Predix开发规则进行个性化、定制化的软件开发和部署

在GE Predix的官方介绍中,GE将Predix称之为“Edge-to-cloud App Platform”,所以实质上,Predix不仅仅提供PaaS层平台服务,它结合了自身的层次化技术构架(“Predix机器”-“Predix连接”-“Predix云”-“Predix服务”-“开发服务”),包含了物联网三个层次的服务:

(一)Predix应用(App):上层提供SaaS层服务

该层服务包括其核心服务之一的工业资产绩效管理服务(APM)、“数字双胞胎(Digital Twin)”功能,以及运营优化服务、预集成的标准化工业数据挖掘和分析工具等。这一层的软件应用(例如APM),其实都是GE的内部软件应用,随着GE提出的“三步走”战略(“GE for GE”->“GE for Customers”->“GE for World”)而逐渐向外界全面开放。

• GE for GE:通过构建自己的数字化工业能力,提升GE内部生产的效率,并控制和优化生产成本(商业价值)

• GE for Customers:通过GE数字化的集成/洞察能力,向上下游的合作伙伴和客户提供一整套自动化的工业应用(合作生态);

• GE for World:让Predix平台成为工业领域的综合性协作、创新平台,可向几乎所有工业门类提供“使能”服务。(社会效益,经济学中可称为“消费者剩余价值”)

APM系统(资产绩效管理)

APM系统,是一整套综合的工业物联网资产管理和应用的解决方案,它一般包括企业资产管理(EAM)、预防性维护(PM)、预见性维护(PdM)、工厂资产管理(PAM)、环境健康和安全(EH&S)等。GE的APM可以说是其工业软件的灵魂产品,是其核心的服务内容。 企业用户通常都会使用GE的APM来实现远程监控、诊断、智能运行设备,并根据自己的需要围绕APM服务在Predix的Paas层上开发满足自身企业需要的特色应用。

数字孪生(Digital Twin)

数字孪生,在国内普遍称为“数字双胞胎”或“数字镜像”。它并不是指两个一模一样设备或产品,它主要指的是“数字化映射”及相关的工业应用。 本质上,“数字孪生”是指通过数字化仿真手段进行分析预测的软件应用:企业将工业设备的运行细节信息,通过部署的传感器进行数据采集,然后通过数据运算形成“数字化映射”(3D建模),企业可以在数字化映射的基础上进行生产操作的模拟演练,也可利用“增强现实”技术实现真实世界与虚拟设备的混合模拟测试,最终根据测试结果优化产品和操作流程。

通过物理机械和分析技术的融合,数字孪生技术可以使工业领域的产品生命周期管理(PLM)流程延伸到设备生产、操作的现场,不仅满足对设备的预测性维护需要,还能够追溯到下一个设备设计周期,以此建立起一个完完整整、闭环的“设计-制造-运营-优化”的产品周期。

卓越制造(Brilliant Manufacturing)

卓越制造,也被有机构翻译为“辉煌制造”或“智能制造”:根据GE的介绍,该应用能将设计、工程、制造、供应链、配送与服务在一个全球性的智能系统中进行数字化连接,并融合了各类高新信息技术应用(AR技术、增强现实应用、工业3D打印、机器人技术)。

卓越制造,是建立在工业互联网(Industrial Internet,包括了Predix)之上的“先进制造(advanced manufacturing)”应用,其通过贯穿全球的“数据链”(digital thread,也称为“数字主线”)打通了工业领域的设计、工艺、制造、供应链、分销渠道、售后服务等环节,实现数据流的全整合,并形成一个柔性的、智能的制造系统。

卓越制造利用相同的生产空间、人员和前沿技术,制造出各种完全隶属不同领域的工业制品(例如飞机发动机、风机、水处理设备、内燃机车组件),并提供产品出厂后的维护、优化等增值服务。

(二)Predix服务(Cloud):中层提供PaaS层服务

Predix是基于“Cloud Foundry”构建的服务平台,而Cloud Foundry最初是Pivotal的一个开源软件基础架构。(目前Pivotal已由EMC、VMware和通用电气公司联合持有)。Predix主要是一个提供应用使能服务的平台,其提供工业应用的基础工具模块,基本涵盖了构建工业物联网应用的各个方面,包括设备联接、数据存储/分析、APP开发、安全管理、设备运维等,目前共有四十几种功能和服务,这个工具库还在不断扩大中。

Predix的核心服务有6类,包括“App Services”(应用开发)服务,以及在Predix的官网介绍中的5类服务:“Assets”(资产)、“Analytics”(分析)、“Data”(数据)、“Security”(安全)、“Operations”(运营)。 除了以上6类核心服务外,还有气象服务、地理环境服务、定位服务等等。

1.资产服务(Assets)

工业数据在采集后进入云端平台,首先需要进行规整并建立“资产模型”,才能被用于工业物联网的应用。“资产模型”是工业设备硬件结构的数字化表达,“资产实例”则是实际资产(基于模型)的数字化映射。资产服务为应用程序开发人员提供用于创建、存储、查询资产模型和资产实例的访问接口。开发者可以通过“Rest”的API服务接口创建资产模型,并将资产数据存储于Predix的图形数据库中,同时还能使用图形表达式语言(GEL)进行数据检索。

2.数据服务(Data)

数据服务主要提供了两个层次的能力。一层是引入层(Ingestion),支持多种类型的实时或类实时数据的接入。另一层是数据池(Data Lake),提供数据清洗、格式规整、数据关联/合并,以及为不同的数据选择数据库类型等能力。在数据池中,“时间序列服务”是非常重要的一项服务,它针对工业实时性的应用需求,对传感数据按时间序列进行优化并进行列式存储,满足多样、海量、快捷的数据存储和查询需要处。

3.分析服务(Analytics)

分析服务提供各种数学分析工具(Predix称之为“函数”),主要分成两类:运营分析和预测分析。

运营分析,主要是指在运行过程中进行故障和隐患的监测,并能够实时地执行一些修正策略,以避免问题更加严重。运营分析可以部署在边缘物联网网络中。

预测分析,是通过历史运营数据构建预测模型,以此帮助企业掌握设备运行情况的发展趋势。此外,开发可以使运营分析与历史分析之间形成“反馈回路”(数据科学),不断改进运营分析算法。

分析服务提供的数据算法工具主要围绕工业领域的应用,和互联网、人工智能涉及的算法有一定差异,据统计已有100多种。这些算法包括数据异常分析、数据勘探和预处理工具、文本分析、时间序列分析、机器学习算法、网络分析、质量控制分析、信号处理、统计工具、预测模型等等。

4.安全服务(Security)

GE为企业客户提供的云空间是一个完整的端到端硬件,客户生产的数据不会被其他云服务共享。GE在Predix每一层次的服务中,嵌入专用的安全模块,用以监视和扫描该层功能服务的运行情况并生成相关报告,这可以帮助GE及时发现漏洞。此外,GE还提供一个全天候的安全操作中心,以支撑客户对设备进行管理,保证生产设备的不间断运转。

对于工业互联网的端到端安全,GE还提供了两种非常重要的服务:用户账户和身份验证服务、以及访问控制服务。

用户账户和身份验证(UAA)服务

开发人员通过该服务,可以使用工业标准的身份管理和身份验证服务,并要求每个应用程序的使用都需要进行基本登录。此外,UAA服务还支持第三方登录、用户白名单等安全功能。

访问控制服务

Predix的访问控制服务是一项由策略驱动的身份验证服务,允许应用程序根据一些标准,管控和限制对源代码的访问。

5.运营服务(Operations)

运营服务包括两部分服务: “DevOps”,来源于 Development 和 Operations 的一个组合; “BizOps”(业务运营),来源于business和 operations的一个组合词。

DevOps

“DevOps”在软件行业领域已经是一个比较成熟的概念。它是一组过程、方法与系统的统称,用于促进开发、技术运营和质量保障部门(多部门)之间的沟通、协作与整合。 DevOps就是通过一套IT系统,系统化地构建出一套流程和方法,来实现各生产角色间(开发、测试、运营)、紧密且自动化的沟通与协作。DevOps能够帮助使用Predix服务的企业和开发者,实现持续的快速交付,并降低软件工程各环节的成本。

(备注:DevOps的出现是由于软件行业日益清晰地认识到:为了按时交付软件产品和服务,开发和运营工作必须紧密合作。原本开发和部署不需要IT支持或者QA深入的、跨部门的支持,开发、IT运营和质量保障通常是各自分离的部门,而现在的软件工程却需要极其紧密的多部门协作。)

BizOps

BizOps主要是采用了新式的互联网服务模式,允许客户使用多种模式进行支付平台的服务费用:

①.“订阅”模式:相当于按时间段收费的套餐;

②.按使用量付费;

③.“免费&增值”模式:基础功能免费、增值功能收费。

BizOps服务将商业价值和系统运营予以统筹融合,使得“软件”的价值可以被量化和评估,能够帮助GE业务部门和服务对象企业对开发资源进行动态的最佳分配,资源配置和成本控制能够跟上频繁的部署和迭代周期,以此节约业务系统的投资成本和开发时间。

6.应用开发(App Services)

Predix提供了一个自助服务门户,开发者可以访问专门用于搭建工业互联网应用程序的服务。开发服务主要提供两种构建应用程序的方法:“Predix设计系统(Px framework / components)”和“Predix移动(Predix Mobile)”。

“Predix设计系统”提供一套综合Web组件。开发人员则以“Web页面”为基本单位,通过对各种Web组件的创建和拼搭进行应用程序开发。

和“Predix设计系统”类似,“Predix移动”也是一套Web开发框架,且还提供数据同步、离线功能、移动管理、远程分析等功能,以及支持应用在各类移动终端(手机、平板、笔记本等)上的灵活部署(即移动APP)。

为了进一步推广其平台应用开发的功能,形成工业物联网生态,由GE Digital在全球设立了GE数字创新坊(Digital Foundry),使GE的合作伙伴也能参与研发工业应用软件。在2016 年 7 月,位于中国上海的GE数字创新坊启用,这是 GE 在亚洲开设的首家数字创新中心。

(三)Predix边缘服务:下层提供物联网边缘的设备接入、管理、应用服务

Predix边缘服务通过软件和互联网的方式,联接边缘设备和云端。Predix主要提供“Predix Machine(Predix机器)”和“Predix Connectivity(Predix联接)”两类服务。 “Predix机器”,是一种嵌入式软件栈(跟Thingworx的Edge Management Server类似),可以部署在各种具备计算能力的设备上(边缘网关、控制器件、传感器件等),兼容并汇聚各种网络(移动网络、互联网、工业网络)。“Predix机器”支持边缘分析的部署,使边缘设备能够在输出的数据流上直接进行运算。

“Predix 连接”在“Predix机器”之下,提供一个全球虚拟化的网络,便于“设备-云端”联接的部署和运营。

有部分业内人士将Predix的“边缘服务”划分到平台的“资产服务(Assets)”中,其被解释为资产服务的一个子集。边缘服务主要实现了工业资产与Predix云之间即插即用、安全、可靠的连接,以及局域的工业应用的部署。

 

文章转载自: https://xueqiu.com/2596166299/94953230


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