一篇文章带你全面认识西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere!

显示全部楼层 · 2024-3-18 09:26:33

来源：西门子中国

物联网智库整理发布

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------ 【导读】 ------

MindSphere要做的正是读懂机器的语言，启蒙机器智慧，让人与物更智能地协作。

“您好，我想为我的女儿定制牛奶。”

“好的。请问有什么特殊需求吗？”

“可以做成芒果加橙子味的吗？而且我希望能把我女儿亲手画的画放到包装上，让她每天都能看到。”

“没问题，我们会按照您的需求来生产。”

当数字化深入我们生活的方方面面，这就是你未来的购物日常。产品不再局限于功能性和实用性，还需彰显个人性格；消费者购买的也不仅是产品本身，还有定制过程的“参与感”。这一天，你可以称之为“工业4.0”时代！

消费者日益增加的个性化需求给生产者带来了全新的挑战——制造商必须以低成本快速、灵活地进行定制化生产。实现这一目标的关键在于数据：通过对产品完整生命周期的数据进行采集和分析，消费者的需求能即刻传达给生产者，生产线也能依靠数据流转实现柔性调整。

一张MindSphere“解剖图”

工厂里的每一台设备都是一个塞满数据的宝箱，每一条产线都是一条流淌着数据的小河，如何从这些天然的资源中挖掘价值是企业的必修功课。在这样的背景下，西门子推出了基于云的开放式物联网操作系统MindSphere。依托西门子在电气化、自动化和数字化领域的优势，MindSphere能够帮助不同行业、各种规模的企业快速高效地收集和分析工业现场的海量数据，从中获取价值和洞察，进而实现新的业务模式的成功。

如何理解基于云的开放式物联网操作系统？我们抽丝剥茧地来看。

图：MindSphere架构图

MindSphere是云计算技术在工业生产领域的应用。作为平台即服务（PaaS），MindSphere的优势在于能够实现全面的系统集成和数据融合，帮助用户打破“数据孤岛”。云计算与生俱来的扩展的灵活性和按需使用、按使用付费的特点都为用户使用提供了便利。作为欧洲第二大软件公司的西门子携手重要合作伙伴SAP，基于开源的Cloud Foundry架构打造的MindSphere，让工业云化云为雨，触手可及。

然而，做平台就像搭“戏台子”，只有把台子搭的稳固、搭的漂亮、搭的有特色，才能把“角儿”吸引到自家“唱戏”。与众多云平台相比，MindSphere的开放性独树一帜。一方面，西门子推出即插即用的数据接入网关MindConnect，支持开放式通讯标准OPC UA，极大地简化了西门子设备和海量第三方设备的数据连接，而数据采集端的应用程序编程接口（Connectivity API）则赋予了MindSphere极其广泛的向下（现场设备层）兼容性，使得数采端合作伙伴的能力得以充分发挥。另一方面，MindSphere面向平台即服务（SaaS）层也开放了应用开发编程接口（AppDevelopment API），除了软件开发人员，甚至设备制造商和最终客户都可以开发应用程序。

物联网一词清晰地表明了MindSphere的发力方向。相较于人与人的互联，物与物的互联、物与人的互联意味着更大的挑战，所以工业生产领域的云计算才姗姗来迟。MindSphere要做的正是读懂机器的语言，启蒙机器智慧，让人与物更智能地协作。

MindSphere将自身定义为操作系统，用户可以由此更准确地把握MindSphere的运作机理。MindSphere向下为连接各类设备提供了统一的接口，实现不同设备之间的互联互通；向上为各种各样的应用软件提供良好的开发、运营环境。用户从MindSphere上获取应用程序和服务就像从智能手机的应用商店里获取App一样简单。

国内著名智能制造专家，中国发明协会常务理事赵敏高度肯定了MindSphere的价值。他认为：“从MindSphere的定义中，我们能够清晰地看到它的客户价值——基于云：随意部署，跨越时空界限，你感受到它的围绕与支持，却看不见它；开放式：随意开发，开源代码，构建行业生态，共同发展做大；物联网：随意联接，承上启下，连接闭环数据，转化商业洞察；操作系统：随意搭建App，工业应用做到家。一个平台，四个随意，带给西门子和制造企业的，将会是业务模式翻天覆地的变化。”

剑指数字化

今天的西门子已经是全球最重要的软件企业之一。MindSphere的推出将物联网、云计算和大数据分析等概念落地，是数字化业务增长的重要驱动力，并将逐步从制造业扩展到交通、楼宇、能源等方方面面，全面推进数字化。

咨询公司埃森哲预计，工业物联网到2030年能够为全球经济带来14.2万亿美元的经济增长，为中国带来1.8万亿美元的累计GDP增长。

数字化技术的发展正在为企业带来前所未有的增长机会。对于很多企业来说，实施数字化战略的第一步都是数据采集，没有数据的平台是无源之水、无本之木；数据不完整的平台恐怕会一叶障目、不见泰山。西门子在众多行业都拥有非常广谱的产品线，从工厂里的可编程逻辑控制器（PLC），车辆上的传感器到燃气轮机、楼宇以及医疗设备，每条产品线都有可观的装机量，依托现有产品在市场上的覆盖率，MindSphere可以从西门子自有产品中获取海量数据。同时，作为工业通讯技术的领先厂商，西门子也能对第三方类似产品提供通讯支持，这意味着西门子同样可以从大量第三方设备中标准、经济地采集数据。

图：西门子在2017年汉诺威工业博览会形象地展示MindSphere

就信息技术而言，海量多样的工业数据是“喂养”数据分析模型的最佳“养料”，也是决定大数据分析准确与否、智能与否的决定性因素。数据分析模型“吞下去”的是数据，转化成的是洞察。只有吃进去的数据量足够多，行业洞察才能深刻，数据分析才能准确。MindSphere海量的工业现场数据对应用开发者无疑是一笔巨大的宝藏。

西门子对各个垂直市场有着深刻的理解。对企业而言，能够具体分析业务场景、准确把握行业痛点、深入了解客户需求是缺一不可的重要因素。

宝钢研究院首席研究员郭朝晖表示：“数字化技术与行业知识的融合，一直是信息技术的难点，工业领域更是这样。像西门子这样的工业企业由硬向软转型，或许是未来的主流趋势。”

新业务模式创造价值增值

在数字化的探索之旅中，一批富有前瞻性的先行者们已经起航！

Printing International是比利时一家生产移印机的设备制造商。与普通打印机不同，移印机能在陶瓷花瓶、塑料甚至药物等曲面固体上打印花纹，因为功能独特，故而身价不菲。当这些贵重设备漂洋过海被运往全球之后，制造商就和它们彻底断了联系，无法知悉自家设备的“身体健康状况”。一旦设备出现故障，制造商和最终客户都将蒙受损失。

Printing International选择了MindSphere。它借助MindSphere广泛地采集移印机的数据，分析设备运行状况，不仅能够优化资源部署，还能预见可能出现的故障，实现预测性维护。同时，服务数据回馈研发，从而进一步优化产品设计。

依托于MindSphere的应用程序被称为MindApp，现在已经推出了约50种，包括降低安全风险，提升互联设备和工厂的可用性等多种功能。其中，Fleet Manager好比用户全球工厂的控制中心，能够实时展示系统数据。Printing International正是通过Fleet Manager实时监测自己部署在客户现场的移印机状态。

图：西门子在2017年汉诺威工业博览会上展出的MindApp

现在，Printing International可以为客户提供全新的主动式服务，与客户签订服务保障协议，保证移印机能以更高的设备综合利用率提供服务。

MindSphere的诞生让设备和产品走下生产线之后仍然能够与虚拟世界保持联系，使得“数字化双胞胎”的寿命得以从产品设计和生产阶段延伸至产品的整个生命周期。企业也能实现更加完整的闭环制造。在物理实体与虚拟世界的交互中，MindSphere以最高标准保障信息安全：一方面在数据传输过程中严格遵守高标准的安全传输协议HTTPS，另一方面西门子及其云基础设施合作伙伴以最高标准建设云数据中心以存储数据，确保端到端的数据安全。

西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂数字化服务总监李漓表示：“在迈向工业4.0的道路上，MindSphere大有可为。凭借全球领先的数据采集与分析能力，以及友好开放的生态系统，MindSphere能够为设备制造商和最终客户提升设备可用度、增强能源效率、保障数据安全，并改善生产制造的效率和质量。这就是我们所说的MindSphere的四大价值主张。”

更加开放的生态系统

西门子深知工业领域业务之复杂、问题之错综，为了推进整个产业的数字化，在MindSphere在诞生之初，就明确宣布要开放自己的平台资源，携手合作伙伴共同构建开放共赢的生态系统。

整个工业领域中的数据采集开发者、系统集成商、应用开发者、渠道合作伙伴、设备制造商和最终客户，都是MindSphere生态系统中不可或缺的重要角色。生态系统中的各个组成部分之间互相吸引，正向激励，良性循环，平台就像滚雪球那般越做越大，生态也会越发展越有活力。目前，SAP、亚马逊、微软、埃森哲、Evosoft、源讯和Bluvision等众多合作伙伴都加入了MindSphere生态系统。

借助于MindSphere开放的数据接入环境，数据采集开发者广泛地连接第三方设备，系统集成商把企业资源计划(ERP)、制造执行系统(MES)等涉及生产、物流或业务运营的不同系统的数据汇集到云端，丰富数据类型。应用开发者针对具体应用场景，设计开发应用程序，挖掘数据价值。借助各个行业的渠道合作伙伴，MindSphere将优质的数据服务提供给设备制造商和最终客户。

数据分析需要以软件应用的形式呈现给用户，这就要求App的开发和维护，而App的开发需要有设计合理的前后端架构，好的架构又依赖于对业务流程的全面掌握和对业务痛点的深入分析。在整个应用程序的开发过程中，承担业务咨询、架构设计、代码实现和部署运营功能的各种角色都将参与进来，共同打造优质多样的App环境。

图：MindSphere生态信息图

MindSphere上一些现有的MindApp可以直接调用，帮助用户实现定制化开发。这些原生App就像一块块形态各异的积木，封装了IT基础代码。作为MindSphere用户的设备制造商和最终客户不需要再写代码，就能够以搭积木的方式构建定制化的应用分析模型。作为连接下层硬件设备和上层应用软件的云平台，MindSphere “利万物而不争”，以更加开放的生态系统推进产业的数字化！

中国通信工业协会物联网专家、北京物联网协会副会长柏斯维认为：“工业物联网的数据之多，体量之大，探索之复杂，非一家企业可以全部吞下，需要产业链上下游携手合作，开放创新，共同构建有活力的、可持续发展的生态系统！”

随着MindSphere生态系统的不断成熟，制造商将以更柔性的生产线、更低的成本和更高的生产效率对每一个消费者的需求做出快速的响应。消费者的个性化需求也将得到前所未有的满足。MindSphere从数字中找到打开“工业4.0”大门的钥匙，让人们的生活更美好！

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