1.對物聯網層級的不同定義

如果做一個簡單的比較，就會發現（工業互聯網）執行視角的基礎架構和（信息領域）物聯網網絡結構十分相似，但對層級的劃分卻有一些不同。

邊緣層，一是包括了傳感器、驅動器（執行器）、工業設備等終端設備，對應到物聯網的感知/執行層；二是包括了兩種網絡形式：鄰接網絡、接入網絡。和物聯網網絡層級相比，這兩種網絡的定義、范圍略有差異。

鄰接網絡，可以理解為邊緣網絡層，包括了用于局域組網的轉發節點，提供“就近”服務的邊緣計算，以及連接云端的邊緣網關。兩者的差異在于物聯網終端到邊緣轉發節點也屬于鄰接網絡，但在邊緣網絡層（信息領域）中是不包括這部分的。

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

雖然在“接入”的理解上工業互聯網有自己的定義，但是整體上工業互聯網和其他領域對物聯網層次的理解差異性并不大。

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

端系統的概念

工業互聯網對“接入”有不同的理解，是由于工業領域通常會將工廠內一整套的自動化系統理解為“端”。這種概念，在計算機領域稱之為“端系統”，如同“終端”一樣的信息化系統。

端系統是在一個區域范圍內，由多種邊緣設備（傳感器、執行器、生產設備（終端）、儀器儀表、邊緣網絡節點、邊緣服務器等）組成的系統。例如自動化生產系統，就是在一個工廠空間內，由各類感測器、執行器、控制器等組成的生產流水線。

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

從物聯網的發展趨勢來看，邊緣設備的智能會逐步提升，通信接入和組網協議也會朝著規范、開放的方向發展，工業的“端系統”會逐漸被分解（系統解耦），邊緣網絡中的終端和節點會逐漸獨立出來，以滿足自由、靈活的組合。所以，執行視角對網絡層級的理解，預計會和互聯網、通信領域的理解進行融合。

當然，僅從字面上糾結“接入”的范圍和上下層次，并沒太大的實際意義。物聯網應用是豐富多態的，只有根據實際需求去理解架構層次，才具有價值。

2. 執行視角的遞歸性

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

例如：

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

平臺層也可以分為多個層級來實現各類信息化功能（分層服務）；

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

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

3.執行視角和功能視角的關系

（1）元素（執行視角）與組合（功能視角）的關系

從功能視角來看，在執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（行業應用）發送指示，經過平臺層轉換為具體的操作指令，再貫穿兩層網絡（接入網絡、邊緣網絡），抵達驅動器執行。在這個具體的功能中，涉及了大量（執行視角中）的信息技術和相關設備。但對最終用戶來說，只需要知道如何發出“指示”就可以實現對物的遠程操控。

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、規范的交互接口，結構化的屬性和狀態，語義化的內在含義。它可以被其它任何應用系統查詢、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，還能被裁判和數萬個現場球迷觀看到。在執行視角中，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”，但只有專用系統才能夠讀取、理解并運用它的測量數據。對其它設備系統來說，它們“看不到”傳感器的存在，即使“捕獲”傳感器的感測數據，也無法理解那一串字符。

功能視角可以將現實物件映射在虛擬世界中（例如數字化雙胞胎），也可以將信息化應用（例如某特定行業的大數據分析）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構），能夠在信息化、數字化的基礎上，實現既靈活、又復雜的應用。這便是功能視角作為工業互聯網頂層構架的意義所在。

（2） 功能域在網絡層級（執行視角）中的位置

從整體來看，功能視角中的功能域，在執行視角的網路結構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（執行視角中的）網絡層級中。或者說，“層（執行視角的網絡層級）”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；而企業層主要對應著應用域和業務域。

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系統來決定的，并且會隨著技術的發展不斷變化。

當設備終端是通過接入網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(數據預處理能力等)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，在實際的行業應用中，不同層級中的功能域需要相互服務和調用：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，執行的“層”和功能的“域”并沒有嚴密的映射關系。

工業互聯網的初衷在于通過自動化控制系統和信息系統的結合，實現兩個核心“主題”：增加邊緣的協作自主性；全球化業務貫通增進系統優化。

1.增加邊緣的協作自主性

自主性是建立在自動化之上的“智能”。在工業生產的現場，高新傳感監測技術的廣泛部署，實現高質量的數據采集；利用嵌入式計算來完成實時的復雜邏輯運算和高級數據分析；網絡互聯實現了系統間無縫的信息交互，使得相互合作、協同生產稱為可能。“智能”的落地（邊緣計算）將成長性賦予了系統，它們可以通過“自學習（機器學習等）”來自建數據分析模型和信息處理工具，不斷地優化自身的業務邏輯。

2.全球業務貫通的系統優化

通過跨系統的海量（傳感）數據匯聚和“智能”的分析，使得企業的決策系統能夠預見未來的業務趨勢，洞察新的商業機會。系統將對未來的“洞見”進行“消化”，自主性地形成新的商業策略，并融入業務組件中（例如調整供應商、增加庫存、修改產品設計等）。智能化的信息反饋機制，會將“智慧”垂直向下傳遞到“行為”上：業務組件會根據策略優化應用（組件），改進功能（組件），并最終落實到執行層面（組件）。“感知-智能（策略）-執行”形成了一個持續不止、巨大無比的信息循環，循環中的每一個獨立系統，都可以根據自身獲取的信息流，來調整自己的工作狀態和工作方式，以適應（以預測為依據的）不斷變化的商業環境。

Predix是GE的物聯網平臺，定位于工業領域的PAAS（平臺及服務）。從Predix中能看到工業互聯網的架構，也能看到物聯網平臺發展最關鍵的需求。

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作為工業互聯網平臺推進的主力企業，它的Predix（物聯網平臺）即是按照這三類功能域進行構建的。

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

Predix 的“服務”具備“域”的各種能力：

資產服務->信息域：工業數據建立“資產模型”、圖形化數據庫

分析服務->操作域：運營分析和預測分析（工業領域內的應用計算）

數據服務->信息域：引入層（Ingestion）和數據池（Data Lake）功能

安全服務->所有五類功能域：信息安全和安全生產

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表的GE Predix相關文章）

2. GE Predix的荊棘之路

相比工業4.0，工業互聯網有著比較清晰的信息基礎架構，從GE Predix的架構中可以看出工業互聯網企業努力的方向。

對于工業4.0和工業互聯網，CPS都是它們構建工業物聯網的基石，而構建CPS的關鍵是統一、規范的數字化標準和能力架構。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性問題，數據接口、系統架構、通信協議、數據模型差異巨大。由于一直無法有效整合這些軟件系統，致使GE的“登月工程”戛然而止。

在工業物聯網中，不論是引入CPS系統，還是搭建物聯網平臺服務，最核心的基礎目標都是為了消除各領域信息系統的異構性。然而，如果位于應用之下的CPS、平臺自身也存在大量的異構問題，那么這就會給企業的“工業革命”帶來災難性的后果。顯然，GE雄厚的技術實力也無法解決戰略上的判斷失誤，沒有相對統一、明確的內部系統，則無法整合紛亂的外部系統，而形成新的工業生態。

所以，GE的Predix怕是需要推倒重來，才能涅槃重生了！