工业物联网产业数字化转型的探索实践.pdf

工业物联网产业数字化转型的探索实践01关于 KaiwuDB02AIoT 数据库03赋能工业物联网关于 KaiwuDB开物成务，厚积薄发01 浪潮是中国领先的云计算、大数据服务商，拥有浪潮信息、浪潮软件、浪潮数字企业 3 家上市公司。主要业务涉及云计算、人工智能、工业互联网、应用软件、大数据、新一代通信及若干应用场景。已为全球一百二十多个国家和地区提供 IT 产品和服务。作为中国最早的 IT 品牌之一，浪潮始终致力于成为世界一流的新一代信息技术产业龙头企业，经济社会数字化转型的优秀服务商，新型基础设施建设的骨干企业。关于浪潮5 大数据 1 云计算&数据库2 人工智能 3 工业互联网 4 应用软件 6 新一代通信 核心产业关于 KaiwuDB KaiwuDB 是浪潮控股的数据库企业，公司汇聚了全球顶尖的数据库人才，以 AIoT 数据库为核心产品，面向各大行业领域提供领先创新的数据服务软件。KaiwuDB 具有分布式计算、多模数据库架构、就地计算等核心技术；产品体系囊括自主研发 AIoT 数据库及数据服务平台等，可一站式满足 AIoT 场景下数据管理需求及关键行业核心系统的安全可控需求。当前，KaiwuDB 在工业物联网、数字能源、数字政务、金融等均已成功完成落地实践；未来，将能够为包括工业物联网、数字能源、车联网、智慧产业等各大行业领域提供数字化赋能，助力企业从数据中挖掘更大的商业价值。研发人员占比80%核心技术8项关键行业客户和合作伙伴100+个发明专利受理300+项软件著作14项云服务中心96个h 关于 KaiwuDB KaiwuDB 拥有世界一流的全球研发体系：已有员工中研发人员占比超过 80%，研究生及以上学历占比超过 60%；研发团队遍布上海、北京、天津、济南等地。截至目前，产品已突破 8 项核心技术，已获得 14 项自有产品软著授权并有 300 余项发明专利受理。AIoT 数据库面向各大行业领域提供领先创新的数据服务软件02产品全景图服务体系：售前咨询、技术支持、原厂专家、商业伙伴行业案例及应用场景覆盖：工业物联网、数字能源、车联网、智慧产业.交付模式：软件、一体机、云服务面向 AIoT 场景打造一站式数据服务平台生态工具集KMP（数据迁移平台）KDP（数据服务平台）KAP（数据库自治平台）KCP（数据库云平台）KDC（数据库开发平台）事务处理引擎预测分析计算引擎超速分析计算引擎自适应时序引擎KaiwuDBKaiwuDB 1.0 产品介绍 KaiwuDB 是一款面向工业物联网、数字能源，车联网、智慧产业等行业场景的 AIoT 数据库产品；拥有“就地计算”专利技术，具备每秒百万级写入、毫秒级数据读取能力，满足海量、高并发的时序数据写入及快速查询和复杂查询的需求；同时具备集群部署、高可用、低成本、易运维等特性。JDBCODBC数据服务 APISDK协议通讯层应用连接池会话管理心跳管理内存管理线程管理日志跟踪SQL 解析组件SQL 优化组件SQL 路由组件聚合分析SQL 执行组件元数据管理降采样查询最新值查询特色时序函数监控/管理服务存储方式列存云存储机械硬盘固态硬盘内存 存储层权限管理自定义函数列存流式计算压缩服务生命周期管理预计算加密通信数据订阅发布云边协同数据库连接就地计算KaiwuDB 1.0 产品功能及优势9高性能写入依托“就地计算”专利技术实现高性能读写，支持百万级记录秒级写入；支持毫秒级精度数据写入实时查询与分析支持数据实时分析，千万笔数据聚合查询毫秒级响应，提供丰富的函数支持能力多模数据支持时序型数据、关系型数据采、存、算、管；支持数据跨模分析低成本10 倍以上数据压缩；数据降采样存储；按“时间热度”进行数据生命周期管理流式计算支持多种物联网应用场景下流式计算功能；支持连续查询、数据订阅发布功能云边端一体化支持端侧轻量化部署；具备集群部署、数据同步、数据订阅等能力，支撑云边端一体化建设多重安全性保障支持身份鉴权、权限管理、数据库审计；支持通信加密、数据加密；兼容主流芯片和操作系统高可用及灾备数据库层面的灾备和高可用能力建设；数据库自治等 AIOps 能力高兼容性兼容 PostgreSQL 协议；兼容常见 SQL 语法；支持 HTTP 协议；提供 Restful API；支持 ODBC/JDBC 接口；提供多种编程语言接口Features KDP 是以 KaiwuDB 为核心，面向 AIoT 场景打造的一站式数据服务平台，满足工业物联网、数字能源、车联网、智慧产业等行业的核心业务场景下数据采集、处理、计算、分析、应用的综合业务需求，致力于为上述行业领域提供数字化赋能，实现“业务即数据，数据即服务”，助力企业从数据中挖掘更大的商业价值。KDP（数据服务平台）-产品介绍面 向 A I o T 场 景 打 造 一 站 式 数 据 服 务 平 台SaaS应用开发平台智慧产业工业物联网数字能源车联网数据汇入数据存储数据管理初始分析可视化数据分析决策移动应用PC 应用外部应用数据库数据数据仓库传统数据库NoSQL 数据库API 网关交互式查询可视化分析指令控制大屏展示行业定制模型行业数据拓展行业通用模型采集模型业务建模AI 模型实时计算预测分析流式计算数据同步数据安全数据治理聚焦行业：KDP（数据服务平台）KMP(数据迁移平台)自适应时序引擎事务处理引擎超速分析计算引擎预测分析计算引擎KaiwuDB数据迁移数据汇聚数据采集智能画像兼容性评估网络机器人IoT实时流数据KafkaExcelCSVLOGJSON其他数据网关设备KDP（数据服务平台）-产品优势无缝数据集成管理兼容多种设备采集协议，支持通过页面配置将设备实时数据、关系型数据、文件数据、Kafka 数据导入 KaiwuDB，协助企业建立完整的数据资产库，解决数据孤岛问题。即时探索分析提供可视化的界面，通过拖拽完成看板搭建，支持多层级、多维度数据下钻；基于 KaiwuDB 就地计算专利技术，实现海量数据实时分析展示。丰富的数据服务提供图表分享、图表 API、数据 API 能力，满足数据公开、报表嵌入、数据二次开发等不同数据分享场景的需求。完备的安全控制体系提供用户管理、角色管理、权限管理、数据行列权限控制的一整套安全访问机制，实现数据的千人千面。生态工具集KMPKAPKCPKDC支持 Oracle、SQLServer、MySQL、DB2、Informix、PostgreSQL 等数据库的同步和备份，支持 HDFS、Kudu 和 HBASE 等大数据存储及 Linux 文件系统的同步和备份。数据迁移平台支持监控、告警、日志管理等功能；数据库实时性能监测，及时消除由于数据库管理的复杂性及人工操作引发的服务故障。数据库自治平台支持查看云数据库运行现状；支持多租户监控配置、按需使用资源:支持资源、数据的隔离，并统一进行运维。数据库云平台支持通过可视化的页面满足开发者对数据库日常的运维、管理需求：包含登录、连接管理、SQL 工作台等功能。数据库开发平台生态服务体系提供面向数据库的解决方案、项目建设、技术实现等咨询服务售前咨询服务在线工单和热线电话提供 7*24 的远程技术支持服务技术支持服务提供从产品咨询、客户培训、专家护航到故障应急处理的全流程服务支持原厂专家服务完善的商业合作流程，保证合作伙伴享受专业优质的技术服务商业伙伴服务赋能工业物联网KaiwuDB 面向多种场景提供领先创新的数据服务软件，在工业物联网、数字能源、数字政务、金融等行业领域均已成功实现落地03数据来源多数据多源异构，包含时序数据、关系型数据、图数据等；写入能力低现有关系数据库写入吞吐量低，较难满足百万级别的时序数据的写入需求；查询效率差海量时序数据汇聚后，无法快速计算分析，未能最大化发挥数据价值；储存成本高现有关系型数据库无法对大量时序数据进行有效压缩，存储投入成本高；0102030405数据应用不充分数据烟囱、数据孤岛相对严重，无法充分融合多业务数据并发挥价值。工业物联网项目背景山东重工集团是中国领先、国际知名的汽车与装备制造集团，旗下包括潍柴集团，中国重型，山推工程机械股份、山重建机等多个权属公司。其中，发动机、重卡、变速箱等产销量全球第一。在工业制造领域山东重工属于标准的离散型制造业（IIoT），其在山推设备制造数字化改造项目中运用 SCADA 系统主要用于生产数据采集、推送、分析等功能。客户面临的挑战方案价值 高成本1.关系型、时序型等数据库融合使用带来较高的资源投入、运维管理等成本支出；2.历史数据需长期保存，伴随着按日新增的庞大数据量，存储成本开销难以控制；低性能1.数据库间交互查询响应慢，严重影响业务运行效率；2.实时查询响应慢，难以支撑大量数据、长时间跨度时序数据的聚合查询场景；3.扩容能力不足，随着业务采集点增多，性能下滑严重，无法保证数据及时入库。数据支持能力大幅增长。可支持接入上万台设备，支持多类型、高精度数据采集存储，通过 KaiwuDB 的方案使用户的数据入库性能提升了 2-8 倍。数据可用性和服务支撑水平提升。可实现高效数据读写、复杂场景数据聚合分析、海量数据实时分析等，数据服务可用性和数据服务支撑水平显著提升，KaiwuDB 帮助客户系统多个场景查询分析性能提升 10%-30%，及时发现设备问题并减少异常停机，设备故障率降低 65%，利用率提升 20%，加工效率提升 20%，设备投入成本减少 10%。离散制造业场景数据打通。全面采集工厂各作业环境数据，实现工厂级数据共享，打破数据孤岛，KaiwuDB 帮助客户数据及时准确地应用到多业务系统（包括 MES、WMS 等），实现离散制造业场景全面的业务监控和风险预警。工业物联网-离散制造业 IIoT 标杆解决方案工业物联网-离散制造业 IIoT 标杆解决方案基于历史数据建立知识库及预测模型，实现预测性维护，减少设备非计划停机智自助分析，无需定制开发，通过拖拉拽生成图表，激活历史数据价值，以“经验+数据“优化工艺流程，实现减员增效优数据入库、查询速度快，海量数据实时分析快快多设备、多协议、多类型数据采集存储 多形成数据资产 激活数据价值一体化数据及数据服务网络智能制造KaiwuDBCANWiFiLoRaEthernet移动通信HTTPSigfoxRS485IIoTPLC数控设备拧紧机机器人机床MES、TMS、WMS 实时监控数据采集复杂分析自主预测就地计算AGV兼容原生 SQL 语法，可满足 95%以上的数据类型，其余数据类型可通过相似类型替代；数据库表结构继承时提供了 ODBC/JDBC 接口，业务层面改动小，系统改造成本低。面对客户几十亿条历史数据，KaiwuDB 不仅可以完全继承，存储成本相对于先前也得到了大幅降低。KaiwuDB 时序引擎与关系引擎分别替代了 SCADA 系统中用于采集时序数据和业务关系型数据库的数据库，面对 2000 个采集点、日增 5000 万条数据的采集需求，KaiwuDB 单节点可高达 50 万/秒的入库速率，时序数据聚合查询毫秒级响应，时序数据和关系数据交互查询响应速度可达亚秒级。解决方案数据平滑迁移多模数据存储工业物联网-离散制造业 IIoT 标杆解决方案专利技术就地计算技术将计算资源移到最近的数据，将数据运算时间加速到 2-3 个量级；以就地计算为核心支撑对设备、生产流程的分析预测，简单实时。就地计算工业物联网-工业互联网大数据中心建设项目背景工业互联网大数据资源存在孤立、分散、封闭等问题，数据价值无法实现最大化。同时，数据主权和数据安全面临着重大威胁。由此可见，工业互联网大数据中心建设是一项关键且艰巨的任务，其对于数据安全、整合及利用具有极高的现实意义。此外，工业互联网大数据中心建设不仅可有效提升工业互联网大数据资源的管理、服务和安全水平，发挥数据对工业经济的创新引擎作用；同时对于促进工业互联网创新发展，提升数据驱动的政府治理能力，也具有重要意义。客户面临的挑战方案价值 数据资源独立分散，无法有效整合利用庞大的数据资源数据遍布全国各地，数据间相互孤立、分散、封闭，无法满足数据资源的整合与共享。单机性能达到瓶颈，无法进一步满足高并发与海量数据的增长传统数据库架构存在水平扩展能力差、架构复杂、应用开发成本高且性能存在瓶颈的弊端，无法满足日益增长的数据量。数据跨区域访问导致读写性能低跨区域数据中心建设带来更多异地数据的访问，数据同步及读写的延迟无法满足工业互联网大数据资源管理和服务系统的应用。整合工业数据资源，打破数据孤岛，实现开放共享。有效提升工业大数据资源的管理、服务及安全水平，促进工业互联网创新发展，提升数据赋能实体经济的能力。数据库集群为两地三中心架构，在北京主、备中心和重庆分中心完成建设，组成高可用容灾方案体系。“一写多读”设计架构实现了主中心写入，备中心和分中心实时同步；并在多地多中心的建设中实现就近读写、区域容灾等核心功能。大数据建设中心集成运维管理工具与日志健康系统，实现集中运维管控，降低工业互联网项目的运维成本；基于 KaiwuDB 数据库深度挖掘数据应用价值，有助于大幅提升大数据中心的性能，辅助决策分析。解决方案 数据库集群支持异地多中心建设满足异地多中心部署需求，具备数据强一致性，支持数据地理分区及统一部署，多副本设置保障数据自动同步。海量数据存储管理支持在线水平扩展，解决业务高峰时期单机性能瓶颈，实现存储性能线性提升。支持 1000+节点规模和 PB 级数据存储。多区域容灾和数据就近读写提供多种级别的分区能力；利用数据的多区域分布和优化机制改善数据库集群的读写时延；同时支持不同级别容灾模式设置，保障异地多中心的容灾能力。开发 Spark 组件支持数据的快速读取深度整合了 Spark Catalyst 引擎，支持数据的快速读取能力。借助组件可使用 Spark 生态圈提供的多种工具进行数据处理，数据库结合 Spark 组件可实现基于同一个平台进行事务和分析两种工作，优化系统架构，便于后期运营维护。制造业用户 A制造业用户 B制造业用户 C互联网交互移动端交互大数据中心数据中台数据加工在线查询机器学习管理后台监控概览运营分析统计分析实时分析海量储存报表程序KafkaSparkHadoopFlinkElasticsearch主中心备中心分中心 N分中心 2分中心 1时序数据KaiwuDB 集群工业物联网-工业互联网大数据中心建设THANKS!