1.對物聯(lián)網(wǎng)層級的不同定義

如果做一個簡單的比較，就會發(fā)現(xiàn)（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）執(zhí)行視角的基礎架構(gòu)和（信息領域）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)十分相似，但對層級的劃分卻有一些不同。

邊緣層，一是包括了傳感器、驅(qū)動器（執(zhí)行器）、工業(yè)設備等終端設備，對應到物聯(lián)網(wǎng)的感知/執(zhí)行層；二是包括了兩種網(wǎng)絡形式：鄰接網(wǎng)絡、接入網(wǎng)絡。和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層級相比，這兩種網(wǎng)絡的定義、范圍略有差異。

鄰接網(wǎng)絡，可以理解為邊緣網(wǎng)絡層，包括了用于局域組網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，提供“就近”服務的邊緣計算，以及連接云端的邊緣網(wǎng)關。兩者的差異在于物聯(lián)網(wǎng)終端到邊緣轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點也屬于鄰接網(wǎng)絡，但在邊緣網(wǎng)絡層（信息領域）中是不包括這部分的。

接入網(wǎng)絡，其定義和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡接入層有較大差異。它主要是指核心網(wǎng)（主要是指通信領域的骨干網(wǎng)絡，例如移動通信的4G LTE/EPC網(wǎng)絡），是用于接入終端和邊緣網(wǎng)關的核心網(wǎng)絡。

雖然在“接入”的理解上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有自己的定義，但是整體上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和其他領域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)層次的理解差異性并不大。

平臺層和服務層共處于服務網(wǎng)絡之中，可以映射到核心網(wǎng)絡層的應用部分（不包括核心網(wǎng)絡）。其中，平臺層對應于物聯(lián)網(wǎng)服務平臺，而服務層則對應于具體的行業(yè)應用。

端系統(tǒng)的概念

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對“接入”有不同的理解，是由于工業(yè)領域通常會將工廠內(nèi)一整套的自動化系統(tǒng)理解為“端”。這種概念，在計算機領域稱之為“端系統(tǒng)”，如同“終端”一樣的信息化系統(tǒng)。

端系統(tǒng)是在一個區(qū)域范圍內(nèi)，由多種邊緣設備（傳感器、執(zhí)行器、生產(chǎn)設備（終端）、儀器儀表、邊緣網(wǎng)絡節(jié)點、邊緣服務器等）組成的系統(tǒng)。例如自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，就是在一個工廠空間內(nèi)，由各類感測器、執(zhí)行器、控制器等組成的生產(chǎn)流水線。

端系統(tǒng)中的各類網(wǎng)絡、設備、終端、有著非常緊密的聯(lián)系，相互間往往采用私有、專用的通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳遞，具有緊耦合的結(jié)構(gòu)特性，以此搭建出一個完整、封閉（具有專網(wǎng)專用的特征）、自動化的生產(chǎn)應用或服務。除了生產(chǎn)流水線以外，傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)和RFID應用系統(tǒng)（RFID應用系統(tǒng)包括控制服務器、讀寫器、電子標簽）也都屬于端系統(tǒng)。由于采用了專用、私有的通信協(xié)議，使得端系統(tǒng)必須作為一個整體來使用，系統(tǒng)中單獨一個部件的功能無法被企業(yè)或用戶正常使用。

從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢來看，邊緣設備的智能會逐步提升，通信接入和組網(wǎng)協(xié)議也會朝著規(guī)范、開放的方向發(fā)展，工業(yè)的“端系統(tǒng)”會逐漸被分解（系統(tǒng)解耦），邊緣網(wǎng)絡中的終端和節(jié)點會逐漸獨立出來，以滿足自由、靈活的組合。所以，執(zhí)行視角對網(wǎng)絡層級的理解，預計會和互聯(lián)網(wǎng)、通信領域的理解進行融合。

當然，僅從字面上糾結(jié)“接入”的范圍和上下層次，并沒太大的實際意義。物聯(lián)網(wǎng)應用是豐富多態(tài)的，只有根據(jù)實際需求去理解架構(gòu)層次，才具有價值。

2. 執(zhí)行視角的遞歸性

從執(zhí)行視角自身來看，其架構(gòu)是具有顯著“遞歸性”的，即網(wǎng)絡能力和信息處理能力可以相互疊加和組裝，實現(xiàn)更加復雜、健壯的信息系統(tǒng)。

例如：

一個小的鄰接網(wǎng)絡可以歸屬于一個范圍更大的鄰接網(wǎng)絡，再連接到平臺層（疊加網(wǎng)絡）；

平臺層也可以分為多個層級來實現(xiàn)各類信息化功能（分層服務）；

應用層中各類應用之間可以相互“調(diào)用”和“查詢”，它們交互信息、相互支持，在不同的行業(yè)應用中扮演不同的角色，在各異的業(yè)務流程中履行不同職責（能力分工）。

架構(gòu)中信息能力的組合，是設計者從商業(yè)、管理、行業(yè)和信息技術等各個方面的統(tǒng)籌考量，可以是一個極度復雜的大系統(tǒng)，也可以“弱水三千、只取一瓢”：只實現(xiàn)最基本的組網(wǎng)，使用最基本的功能。

3.執(zhí)行視角和功能視角的關系

（1）元素（執(zhí)行視角）與組合（功能視角）的關系

從功能視角來看，在執(zhí)行視角中的信息處理能力是組成功能視角的元素。功能域中的功能模塊，就是執(zhí)行層中各類技術的組合。

如果一個“功能”是需要對控制域的設備進行操作，則需要從服務層（行業(yè)應用）發(fā)送指示，經(jīng)過平臺層轉(zhuǎn)換為具體的操作指令，再貫穿兩層網(wǎng)絡（接入網(wǎng)絡、邊緣網(wǎng)絡），抵達驅(qū)動器執(zhí)行。在這個具體的功能中，涉及了大量（執(zhí)行視角中）的信息技術和相關設備。但對最終用戶來說，只需要知道如何發(fā)出“指示”就可以實現(xiàn)對物的遠程操控。

功能視角中的“功能”被稱為“組件”，功能組件可以理解為一種數(shù)字化的“物品”，是在虛擬世界中可見、可以觸及的“事物”。組件具有開放、規(guī)范的交互接口，結(jié)構(gòu)化的屬性和狀態(tài)，語義化的內(nèi)在含義。它可以被其它任何應用系統(tǒng)查詢、理解、分析和使用，就像球場上的足球，可以被雙方22個球員“盤頂撲射”的同時，還能被裁判和數(shù)萬個現(xiàn)場球迷觀看到。在執(zhí)行視角中，各類終端設備也具有“功能”，但不能稱為組件。就像一個溫度傳感器有感知溫度的“功能”，但只有專用系統(tǒng)才能夠讀取、理解并運用它的測量數(shù)據(jù)。對其它設備系統(tǒng)來說，它們“看不到”傳感器的存在，即使“捕獲”傳感器的感測數(shù)據(jù)，也無法理解那一串字符。

功能視角可以將現(xiàn)實物件映射在虛擬世界中（例如數(shù)字化雙胞胎），也可以將信息化應用（例如某特定行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析）映射成標準服務向外提供。

利用功能組件中所包含的元素（功能模塊）和組合（多個模塊之間形成的結(jié)構(gòu)），能夠在信息化、數(shù)字化的基礎上，實現(xiàn)既靈活、又復雜的應用。這便是功能視角作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層構(gòu)架的意義所在。

（2） 功能域在網(wǎng)絡層級（執(zhí)行視角）中的位置

從整體來看，功能視角中的功能域，在執(zhí)行視角的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)中有集中化部署的特性，即某些特定的功能域（功能視角）主要集中在特定的（執(zhí)行視角中的）網(wǎng)絡層級中?；蛘哒f，“層（執(zhí)行視角的網(wǎng)絡層級）”和“域（功能域）”有一定的映射關系，但這種映射關系并不是必然的。

控制域幾乎都部署在邊緣層中；大部分信息域和操作域的能力落地在平臺層中；而企業(yè)層主要對應著應用域和業(yè)務域。

雖然整體上具備對應關系，但實際情況往往是由特定的行業(yè)系統(tǒng)來決定的，并且會隨著技術的發(fā)展不斷變化。

當設備終端是通過接入網(wǎng)絡直接連接服務平臺時，平臺層必須具備一定的控制域能力。

如果邊緣計算的能力不斷增強，更多信息域的功能(數(shù)據(jù)預處理能力等)自然會遷移到邊緣層中，而操作域中包括的資產(chǎn)管理能力也可以部署到邊緣層中。

整體來看，隨著計算的泛在部署逐漸推進，上層功能域的能力（應用域、業(yè)務域的信息處理能力）會更廣泛地部署到各個層級中。此外，在實際的行業(yè)應用中，不同層級中的功能域需要相互服務和調(diào)用：控制域在圖像的智能識別上，可能需要信息域提供圖像處理的能力；同樣需要定位服務的時候，又需要借助應用域提供Google地圖這樣的服務。所以，執(zhí)行的“層”和功能的“域”并沒有嚴密的映射關系。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初衷在于通過自動化控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的結(jié)合，實現(xiàn)兩個核心“主題”：增加邊緣的協(xié)作自主性；全球化業(yè)務貫通增進系統(tǒng)優(yōu)化。

1.增加邊緣的協(xié)作自主性

自主性是建立在自動化之上的“智能”。在工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場，高新傳感監(jiān)測技術的廣泛部署，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集；利用嵌入式計算來完成實時的復雜邏輯運算和高級數(shù)據(jù)分析；網(wǎng)絡互聯(lián)實現(xiàn)了系統(tǒng)間無縫的信息交互，使得相互合作、協(xié)同生產(chǎn)稱為可能?！爸悄堋钡穆涞兀ㄟ吘売嬎悖⒊砷L性賦予了系統(tǒng)，它們可以通過“自學習（機器學習等）”來自建數(shù)據(jù)分析模型和信息處理工具，不斷地優(yōu)化自身的業(yè)務邏輯。

2.全球業(yè)務貫通的系統(tǒng)優(yōu)化

通過跨系統(tǒng)的海量（傳感）數(shù)據(jù)匯聚和“智能”的分析，使得企業(yè)的決策系統(tǒng)能夠預見未來的業(yè)務趨勢，洞察新的商業(yè)機會。系統(tǒng)將對未來的“洞見”進行“消化”，自主性地形成新的商業(yè)策略，并融入業(yè)務組件中（例如調(diào)整供應商、增加庫存、修改產(chǎn)品設計等）。智能化的信息反饋機制，會將“智慧”垂直向下傳遞到“行為”上：業(yè)務組件會根據(jù)策略優(yōu)化應用（組件），改進功能（組件），并最終落實到執(zhí)行層面（組件）?！案兄?智能（策略）-執(zhí)行”形成了一個持續(xù)不止、巨大無比的信息循環(huán)，循環(huán)中的每一個獨立系統(tǒng)，都可以根據(jù)自身獲取的信息流，來調(diào)整自己的工作狀態(tài)和工作方式，以適應（以預測為依據(jù)的）不斷變化的商業(yè)環(huán)境。

Predix是GE的物聯(lián)網(wǎng)平臺，定位于工業(yè)領域的PAAS（平臺及服務）。從Predix中能看到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，也能看到物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展最關鍵的需求。

1.從功能視角回看GE的Predix

在功能視角中，平臺包括有三類功能域：操作域、信息域、應用域。GE作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺推進的主力企業(yè)，它的Predix（物聯(lián)網(wǎng)平臺）即是按照這三類功能域進行構(gòu)建的。

Predix的PaaS層平臺中有五類核心服務：“Assets”（資產(chǎn)）、“Analytics”（分析）、“Data”（數(shù)據(jù)）、“Security”（安全）、“Operations”（運營）。

Predix 的“服務”具備“域”的各種能力：

資產(chǎn)服務->信息域：工業(yè)數(shù)據(jù)建立“資產(chǎn)模型”、圖形化數(shù)據(jù)庫

分析服務->操作域：運營分析和預測分析（工業(yè)領域內(nèi)的應用計算）

數(shù)據(jù)服務->信息域：引入層（Ingestion）和數(shù)據(jù)池（Data Lake）功能

安全服務->所有五類功能域：信息安全和安全生產(chǎn)

運營服務->操作域、應用域：“DevOps”和“BizOps”（軟件領域）

（Predix的詳情可見我此前發(fā)表的GE Predix相關文章）

2. GE Predix的荊棘之路

相比工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著比較清晰的信息基礎架構(gòu)，從GE Predix的架構(gòu)中可以看出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)努力的方向。

對于工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，CPS都是它們構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基石，而構(gòu)建CPS的關鍵是統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)字化標準和能力架構(gòu)。但不幸的是，隨著杰夫·伊梅爾特（Jeffrey Immelt）離任GE的CEO一職（2017年下半年），Predix的發(fā)展被猛踩了一腳剎車。

由于前幾年收購、合并了大量的軟件公司，造成Predix自身一直存在大量的異構(gòu)性問題，數(shù)據(jù)接口、系統(tǒng)架構(gòu)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)模型差異巨大。由于一直無法有效整合這些軟件系統(tǒng)，致使GE的“登月工程”戛然而止。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，不論是引入CPS系統(tǒng)，還是搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺服務，最核心的基礎目標都是為了消除各領域信息系統(tǒng)的異構(gòu)性。然而，如果位于應用之下的CPS、平臺自身也存在大量的異構(gòu)問題，那么這就會給企業(yè)的“工業(yè)革命”帶來災難性的后果。顯然，GE雄厚的技術實力也無法解決戰(zhàn)略上的判斷失誤，沒有相對統(tǒng)一、明確的內(nèi)部系統(tǒng)，則無法整合紛亂的外部系統(tǒng)，而形成新的工業(yè)生態(tài)。

所以，GE的Predix怕是需要推倒重來，才能涅槃重生了！