GE微服务发展工业互联网的策略解析

当前，微服务被业内认为是未来工业互联网环境下开发复杂工业APP的主流方法。

赛迪智库软件产业研究所认为，我国应从三个方面推动工业互联网微服务发展：强化技术支撑，提高微服务开发核心能力；提倡业务导向，集聚多主体推动资源池建设；进行生态引领，创新组织管理方式。

在工业互联网领域，由于工业知识琐碎、工业应用复杂度高等问题，业内人士普遍认为，使用微服务架构将成为开发工业APP的主流方式。国外主流的工业互联网平台，如GE的Predix、西门子的Mindsphere、施耐德Eco Struxure等，都通过Cloud Foundry云平台支持工业微服务组件的开发、部署和管理，从而达到简化工业APP开发的目的。

事实上，随着工业互联网时代的来临，工业微服务组件已成为工业互联网平台的核心资产，构建微服务核心生态已成为工业互联网竞争的新高地。GE的Predix平台在工业微服务领域处于国际领先水平，其经验能够为提升我国工业微服务能力提供有效借鉴。

GE部署微服务生态的经验

(一)完善业务层，提供丰富的工业微服务组件资源

微服务组件是工业互联网平台的核心资产，也是国内外各大主流工业互联网平台的重点建设方向之一。Predix平台以业务为导向，为满足不同场景下解决方案的快速定制，为合作伙伴和用户提供了丰富的微服务组件资源。

目前，Predix平台对用户开放的微服务组件达上百个，服务范围覆盖资产服务、数据服务和分析服务。资产服务是为创建工业资产建模及相关业务规则的服。资产服务是Predix最重要、最有工业特色的一种服务，其中用于资产管理的微服务AssetService，允许定义设备的关键属性和指标，支持将复杂的工业设备拆解成层次化的模块，实现可视化映射和展示。

数据服务是提供从设备获取数据的服务。它支持多种工业数据标准，允许多种获取方式及数据预处理，并将数据存储在适当的设备中。其中，典型代表有支持时间序列数据存储的微服务、支持可水平扩展的二进制对象存储的微服务，以及提供关系型数据存储的微服务。分析服务是Predix平台的核心能力，通过分析创造洞察力，随后将该洞察力转换为能够带来实际业务效果的行动。Predix平台主要提供两种类型的分析服务：运营分析，即在飞机发动机、风力发电机等源位置处对数据进行实时分析，检测异常并进行瞬时修正，防止设备损坏；历史分析，即通过分析历史运营数据构建预测模型，该模型可用于更高效地运营整个制造工厂或设备系统。

(二)夯实支撑层，提供便捷的微服务管理功能

大量微服务组件导致了管理及调用的复杂性，特别是在微服务组件数量极多的情况下更为明显，因此，为用户提供微服务管理功能至关重要。Predix为开发者提供目录、分类和编排等功能。

目录用于管理所发布的微服务组件。微服务组件开发者可以通过RESTAPI和UI将元数据(Metadata)添加到目录条目中以方便用户搜索；工业应用程序开发人员可以根据特定分类浏览或搜索分析。分类是对目录中托管的微服务组件根据其位置进行分类。这为相关微服务提供了结构化方法，且有助于分析检索。

编排是执行微服务组件间的协调工作。通过编排，系统会根据规则、定时器和事件处理分析对一系列微服务进行调度。另外，编排还能够定义微服务之间的数据流，使一个微服务的输出成为另一个微服务的输入。值得注意的是，为微服务提供编排功能是Predix平台的独特之处。

(三)强化安全保障，提供多维度保障的工业级安全

微服务开发及运维的安全保障至关重要，既要建立安全的开发环境，又要保障微服务组件构建工业应用程序的运行安全。

Predix平台提供开发和运行安全流程、持续监控、应用级别安全服务。开发运行安全流程保障安全的开发环境。具体措施包括：Predix为开发者提供专门的开发工具，创建安全的工作流程和数据处理方式；平台在整个开发过程中对应用程序和应用编程接口进行动态测试，这包括在部署之前建立基准并突出潜在安全问题的能力；Predix还可以对进入开发区域的新型微服务进行调查，检测任何异常或可疑行为，可以极大地降低恶意软件进入运行环境的可能性。持续监控保证运行的全面可见性。Predix在每一层都进行持续监控，对恶意软件进行检测，防止数据丢失。应用级别安全服务主要对调用微服务的用户进行身份验证，并保障微服务的通信安全。具体技术包括传输加密、设备接入认证和授权、用户角色管理和权限设置、登录连接管理、访问日志审计，以及应用层防护在内的多重安全机制。

我国工业微服务发展的三个问题

(一)认识片面化、理解简单化

一是对微服务认识的片面化。不少企业认为，使用微服务可以将所有工业技术原理、行业知识、基础模型进行模块化，过于强调知识的复用性，而忽略了其“服务”的本质。事实上，微服务的本质是复用可独立部署的微型“服务”组件，这不等同于模块化，更不是工业知识的模块化。部分组件承载着的工业知识，虽然在一定程度上解决了工业知识碎片化问题，但无法从本质上解决工业知识的传承及复用问题。

二是对微服务架构理解简单化。不少企业认为，工业微服务组件通过组合即可构建工业APP，对于工业软件使用微服务架构重写、开发及组件间的轻量级通信难度估计不足。事实上，并不是所有服务功能都适合用微服务架构来实现，只有逻辑上拥有独立域的“服务”功能才能通过微服务实现。

三是对微服务期望过高，将工业领域应用程序上云重写及工业APP开发的不确定性全部交给未来的微服务架构。事实上，在较长时间内，微服务架构还不能成为企业解决跨供应商的工业APP调用和连接的主流方法。目前，微服务模式只在B2C或C2C领域，比如在电商、社交、营销、财务等领域比较成熟。

在工业互联网领域，还存在很多尚未解决的问题，包括计算效率、边界划分、版本管理和升级协调等，这些问题需要IT、OT和CT领域的技术人员共同研究解决。

(二)建设能力落后，盲目性、零散化发展

一是整合控制系统、工业资产、通信协议、管理工具、专业软件等各类资源的能力不足。根本原因在于我国工业技术基础薄弱，工业机理、工艺流程、模型方法方面的经验和知识积累不足。

二是微服务资源池覆盖面不够广泛，同质化现象比较严重。例如，航天云网、树根互联、东方国信等国内主流平台都在提供承载模型、算法的微服务。

三是微服务开发的业务导向性不强。国外平台微服务的构建一般是业务导向性。首先对业务进行服务化拆分，对业务域进行横向拆分，对功能进行纵向拆分，再梳理和抽取可利用微服务构建的核心功能模块和公共功能模块。但由于业务不发达，我国工业互联网平台微服务资源池存在为建设而建设的问题。

四是缺少专注工业微服务开发的创新企业。国外有第三方协助工业互联网平台共同完善微服务组件资源池，比如SAP、IBM等解决方案提供商，Atos、Evosoft、Cisco等系统集成商，Uptake等工业APP开发商等，而国内几乎还没有专注工业APP和微服务的创新公司。

(三)管理保障不配套，核心生态不完整

完善的管理服务和安全保障是用户使用工业互联网平台微服务的基础。我国微服务核心生态建设意识落后，管理服务和安全保障措施不配套，导致微服务开发和调用配置难度增加，平台对微服务发展的带动作用很难发挥。具体表现如下。

一是工业互联网平台没有配套管理工具。缺少分类、目录、和编译功能，会影响用户复用微服务，这一问题随着微服务数量的增加将更加明显，并反过来影响工业互联网平台上微服务的发展。

二是缺少良好的监控工具，这是造成服务中断的重要原因之一。在微服务架构中，如果无法知晓系统的状态，在系统故障时会导致最终的失败。

三是缺少配套的安全保障措施。对我国大部分工业互联网平台而言，针对微服务的安全保障还未提上日程，缺少针对细粒度的认证和授权的基本功能，更缺乏在部署之前建立基准并突出潜在安全问题的能力。

发展工业互联网微服务的三点建议

(一)强化技术支撑，提高微服务开发核心能力

一是针对微服务架构在工业互联网领域的应用，研究优化解决方案。面临的问题包括计算效率、异步通信、边界划分、版本管理和升级协调等。

二是针对支撑业务层的服务管理和安全保障功能进行研发。服务功能包括持续集成、DevOps、端到端的交付、解耦、负载均衡、服务注册、服务发现和服务订阅等；安全保障功能包括认证、授权、准入、预警告警、日志、监控、通知等。

三是抢先展开测试技术的研究。微服务的测试包括单元测试、接口测试、集成测试和行为测试等，这些技术能够保证微服务组件的高可用性，更重要的是，能为以后的标准研究工作提供基准。

(二)提倡业务导向，集聚多主体推动资源池建设

一是鼓励业务导向性开发。以解决实际业务问题为核心，梳理和抽取核心服务和公共服务，立足实用性角度，触发微服务动能。

二是大力支持IT企业、OT企业和CT企业联合建设微服务资源池。IT企业、自动化供应商提供底层云平台和智能传感器支撑，加强数据服务和分析类微服务开发；OT企业提供工业知识，助力资产服务类微服务开发；CT企业提供微服务轻量级通信支撑。

三是构建微服务开源的开发者社区，形成创新生态。打造完整的开发环境及社区，吸引并鼓励开发者进行应用开发及技术经验交流共享。

(三)进行生态引领，创新组织管理方式

一是成立面向工业互联网平台的跨领域行业组织，对微服务实行统一管理措施，完善上线审核机制，保证微服务组件快速上线。

二是成立微服务测评机构，保障可靠性，对微服务组件接口、数据应用、异步通信、可靠性等进行测评。

三是建立跨平台的微服务以及工业APP开发沟通协调机制，建立统一的微服务商店，提高微服务使用效率，避免重复开发。

四是建设面向微服务的行业标准，规范面向应用程序的API、资源配置、扩展标准等，推动微服务组件在国内外平台以及国内在建的十几个平台间实现流通共享。