工业4.0在Openshift上的落地

一、工业4.0与IoT

工业4.0即第四次工业革命: 由自动化和数据驱动的下一阶段工业发展。它是物联网、工业物联网、大数据、云计算、网络物理系统、人工智能和机器学习等各种技术的统称。预计这些技术将导致下一代工厂被称为“智能工厂”，其中机器(“智能资产”或“智能机器”)应能够彼此“交谈”并“独立做出决定”基于他们收集和交流的数据对人的影响。这将减少浪费，缩短生产时间，并有助于实现成本效益和质量。

IOT(物联网): 英国技术先驱KevinAshton于1999年创造的一个术语。简而言之，IOT是连接物理设备(例如家电，电子设备，智能温控器，车辆系统等)的网络，因此它们能够共享数据。他们通过传感器，软件或执行器收集重要数据，并通过物联网将数据传输给对方。OT通常用于指代消费品之间的关系。在讨论智能家居，连接到手机的可穿戴技术等时，您经常会遇到提及物联网的情况。这使得这些设备可以彼此同步工作并了解彼此的“状态”。

IoT是工业4.0的一种体现形式和技术实现。

在物联网应用中有三项关键技术

1、传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

2、RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

3、嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

二、工业4.0在Openshift上的落地

物联网为企业带来了与技术和业务相关的新挑战。 Red Hat、Eurotech和Cloudera等厂商结合了优势和集成技术，提供了第一个满足企业物联网需求的端到端开源物联网架构。 这使组织更容易采用经过验证的，模块化的，灵活的体系结构，该体系结构具有开放性，可互操作性和成本效益。

该架构提供以下功能：

• 管理连接的东西
• 控制和管理从设备到云的数据流
• 分析数据以获得洞察力和机器学习
• 集成，开发和部署IoT应用程序

物联网的技术落地，需要一个端到端的解决方案。

在开源社区具有完备的IoT生态，目前有很多厂商参与：

如下四个参与者已经可以提供端到端的IoT方案：

参与者一：Eclipse 拥有Kapua项目，他提供：

模块化的物联网云平台，管理和集成设备及其数据，这也是物联网服务的坚实集成基础：

Eclipse Kapua是物联网设备和智能传感器的模块化集成平台，它将操作技术与信息技术结合在一起。

而目前参与了Kapua项目的其他两个厂商：EUROTECH和Redhat：

参与者二：EUROTECH提供Everyware Cloud™：

简化了数据、设备和嵌入式应用程序管理。通过将分布式设备连接到企业应用程序。

参与者三:Cloudera的CDH

CDH是Cloudera的100%个开源平台分布，包括Apache Hadoop，并专门构建以满足企业需求。CDH提供了你所需要的企业使用权。通过集成Hadoop和十几个其他关键的开源项目，Cloudera创建了一个功能先进的系统，帮助您执行端到端的大数据工作流。

参与者四：Redhat，领导参与众多开源项目，提供PaaS平台和中间件平台：

目前，四个参与者提供IoT端到端解决方案之一如下：

下图从左到右：连接设备=>IoT网关=>IoT集成Hub=>数据管理和分析平台=>企业级应用

IoT网关的作用：

• 设备连接
• 数据转换
• 智能路由
• 商业逻辑
• 边缘分析和实时决策

IoT网关将遥测数据传递给物联网集成HUB，物联网集成HUB的作用：

• 设备管理，安全性和访问控制
• 数据聚合
• 事件处理
• 集成服务

接下来，IoT集成hub将遥感数据传递给数据管理和分析平台，这个平台的作用：

• 数据摄取
• 流/批处理
• 安全的数据存储
• 机器学习和实时分析

接下来，数据管理和分析平台将应用数据发给企业应用平台，这个平台的作用：

• 应用生命周期管理
• 集成服务
• 自助服务配置
• 通过容器实现混合云可移植性

接下来，我们看一个IoT方案的业务架构：

我们查看IoT方案的业务逻辑：

我们查看对应的解决方案：

查看对应的产品，Openshift和中间件承载IoT集成hub上的业务（在IOT网关中也提供BRMS）；Cloudera提供奇特数据Hub；EUROTECH提供Everyware Cloud™运行在Openshift中：

三、实验环境

登录Openshift，查看部署好IoT的项目：

查看项目中包含的pod：

• Dashboard（仪表板）：仪表板是在Node.js运行时运行的Angular.js应用程序，以及JBoss数据网格和数据网格代理组件，它们可以通过Hotrod协议正确处理基于浏览器的REST请求和中继到JBoss Data Grid。
• Gateway （网关）：设备连接，边缘处理和机器学习执行。 包含JBOSS AMQ和JBOSS Fuse。
• Bridge（imqtt-to-kafka-bridge）：MQTT和Kafka之间的桥梁，使用Camel MQTT和Kafka组件实现。 MQTT主题名称在Kafka中映射为消息密钥。
• OpenShift（openshift）：用于在OpenShift上部署以下应用程序的模板：仪表板，EC / kapua

物联网数据（iot_data）：机器运行时的数据集

Simulator （模拟器）：模拟软件传感器生成物联网数据

访问仪表板应用程序

仪表板应用程序为工厂中的各种利益相关者提供单一的可视性（业务，运营，技术人员）

单击仪表板应用程序的路径以访问应用程序

首次使用仪表板应用程序时，需要对其进行初始化。 单击“初始化系统”

初始化成功：

四、实验展现

IoT的dashboard有三个视角：业务、运维、技术。

我们先看业务视角：

我们可以看到所有生产线的信息。

收入分析：

生产能力：

单元成本：

剩余量：

维护中的设备：

接下来，我们从运维视角看：一个有四个车间，每个车间有8条生产线。

先查看第一个车间的第一条生产线：

可以看具体部件：

我们查看有告警的生产线，这是计划外维护, 点击红圈：

出现问题的部件是在第二个车间的第一个生产线上，

点击查看部件的信息：

在Calendar中可以看到维修的计划：

维修完毕以后，点击Complete Task and Review Result。

运维的效率图展现了出现：

接下来，我们查看计划内维护：

在技术视图中，我们可以看到Task List：

点击Task：

我们看看某一个部件的详细信息：

魏新宇

• "大魏分享"运营者、红帽资深解决方案架构师
• 专注开源云计算、容器及自动化运维在金融行业的推广
• 拥有MBA、ITIL V3、Cobit5、C-STAR、TOGAF9.1（鉴定级）等管理认证。
• 拥有红帽RHCE/RHCA、VMware VCP-DCV、VCP-DT、VCP-Network、VCP-Cloud、AIX、HPUX等技术认证。