Predix 架构与服务

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Predix 架构与服务

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简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2架构概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Predix 机器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 边缘连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 部署模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Predix 连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Predix 云 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Predix 云基础设施 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Cloud Foundry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Predix.io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Predix 服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 运营服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 开发运维服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 业务运营服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 工业服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 资产服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 资产建模 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 数据服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 获取管道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 时间序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 BLOB 存储设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 关系型数据库 (PostgreSQL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 分析服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 分析微服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 分析目录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 分析的分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 分析的编排 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 应用程序安全服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 用户账户和身份验证 (UAA) 服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 访问控制服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24针对开发人员的 Predix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 设计原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Predix 设计系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Predix 移动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

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简介

Predix 架构与服务

软件已经开始直接影响我们的社会了。数字消费者公司不断打破原

来的屏障，而且正在改变我们生活和开展业务的基本方式。优步、

Airbnb 和 Zipcar 等公司通过利用软件功能创造新的业务模式打破了

出租车、旅馆和汽车租赁公司的传统业务模式。工业世界中的机遇

预计会大大超越消费者业务方面的情况。通用电气公司专注于通过

为工业组织提供先进软件功能为其带来新价值。

GE 软件组合产品的核心是 Predix 平台。Predix 通过能够为 GE 和非

GE 设备增加工业运营技术 (OT) 的本地云架构超越了传统企业的 IT

解决方案。实质上，Predix 最佳的适用领域是 IT 和 OT 的结合点。

工业物联网 (IoT) 与大众媒体所说的物联网有非常大的区别。IIoT 关

注的焦点不是将咖啡壶连接至闹钟，而是通过有意义的方式将涡轮

机、喷气式发动机和机车等工业资产连接至云端或互相连接。作为

工业资产的领先制造商，GE 处于一个独特的地位，要利用其对资产

模型和工业运营的理解为工业客户创造新的价值。Predix 平台提供

一套开发工具和最佳做法，能够迅速帮助客户跨越软件与运营之间

的鸿沟，进而带来难以置信的价值和创新。

为了提供一个能够突出 Predix 平台功能的简单具体实例，我们来看

一台风力发电机。Predix 机器设备网关能够将任何供应商或任何年

代的这类资产连接至 Predix 云端，能够收集并分析运营和历史数据，

进而改善运营模式并具有释放改造业务价值的潜力。

作为工业设备的领先

制造商，GE 处于一个

独特的地位，要利用

其对资产模型和工业

运营的理解为工业客

户创造新的价值。

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例如，就预测性维护来说，Predix 允许客户利用 Predix 平台的所有

组件预测潜在的问题，执行预防性维护，并减少非计划停机时间。

Predix 机器组件可以监控从传感器收集的数据，使用基于物理特性

的分析方法，根据资产模型检测潜在的错误状态，然后平稳地关闭

资产。除了这些设备端应用，Predix 机器还可以将传感器数据传输

至 Predix 云，云端可以存储并分析管理的所有类似机器的运营数据。

随着时间的推移，数据科学家可以发现新的模式，并创建基于物理

特性且经过改善的新分析模型。然后可以将新的分析方法倒推至所

有资产，同时有效改善所有资产的性能。

在下面的章节中，作为进行检查的 Predix 架构，将对此示例展开详

细讨论。

架构概述

Predix 机器：Predix 机器是负责与工业资产以及 Predix 云通信的

软件层，同时运行本地应用程序，如边缘分析。该组件可以安装

在网关、工业控制器和传感器上。

Predix 连接：Predix 连接用于没有互联网直接连接的情况。该服

务使机器能够通过移动电话、固定线路和卫星技术组成的虚拟网

络与 Predix 云进行会话。

Predix 云：Predix 云是全局安全的云基础设施，针对工业负荷和

合规要求进行了专门优化。

Predix 服务：Predix 提供可由开发人员用于构建、测试和运行工

业互联网应用程序的工业服务。另外，它还提供了微服务市场，

开发人员可以发布自己的服务及使用第三方提供的服务。

Predix 是一个综合的现代化平台，包含了工业环境内使

用的机器设备和云系统。主要组件包括：

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Predix 机器是一个能够嵌入到工业控制系统或网络网关等设备中的

软件栈。该软件栈可用于多种外形尺寸并与其自身 SDK 一起发布。

该 SDK 包括允许开发人员利用下述核心功能。

Predix 机器的主要职责是提供与工业资产之间安全的双向云连接并

管理工业资产，同时启用处于工业互联网边缘的应用程序 ( 分析和

运营服务 )。对于在受控环境中进行近乎实时的处理来说，后者尤为

重要。

Predix 机器还为终端设备提供安全、身份验证和管理服务。这样可

以对所有设备的安全配置文件进行集中审计和管理，确保以安全的

方式连接、控制并管理资产，同时保护关键数据。

Predix 机器

针对开发人员的 Predix：Predix 为开发人员提供一个与服务通信

的框架。其模块化设计在网页和手机应用程序中提供一致的外观

和感觉，以及与上下文相关的用户体验。

Predix 机器软件 / 分析

企业系统

UI/ 移动应用程序

连接 服务

Cloud Foundry

数据基础设施

资产优化

Predix 云

资产 分析 数据 安全 运营

行业

能源

医疗

运输

工业 IoT

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为了满足工业连接的要求，Predix 机器支持可以通过不同工业标准

协议连接多个边缘组件的多种网关解决方案。Predix 机器提供三种

不同类型的边缘连接选项。

边缘连接

机器网关 (M2M) — 许多资产已经可以支持通过 OPC-UA 或

ModBus 等工业协议进行连接。机器网关组件是一个能够根据最

常见的工业互联协议进行开箱即用的扩展插件框架。

云网关 (M2DC) — 云网关组件将 Predix 机器连接至 Predix 云。支

持多种协议，最常见的是 HTTPS 或 WebSocket。

移动网关 (M2H) — 除了连接至机器和云，移动网关组件允许人员

绕过云直接与资产建立连接。对于维修场景来说，此功能尤其重

要。当技术人员对机器进行维护或维修时，他们可以直接连接至

机器，以了解其运行状况或执行故障排除。在连接比较困难的特

定工业环境中，绕过云直接连接机器的功能非常关键。

机器数据服务 远程管理门户

数据接收，数据存储 设备，应用程序，身份和安全管理

Predix 云

Predix 机器

核心框架

人员设备

文件和数据传输传感器数据汇总

证书管理存储与转发边缘分析

设备配置本地数据存储与访问

配置管理设备调试

工业机器

移动网关 云网关 机器网关

1.

2.

3.

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Predix 机器为工业场景提供包括边缘分析在内的大量核心功能。工

业界的海量数据 ( 数据量非常大而且通常是连续生成的 )，无法始终

高效传输至云端进行处理。边缘分析提供一种对数据进行预处理的

方法，这样就可以只把相关信息传输至云端。

功能

文件和数据传输：文件和数据传输支持通过连续流批处理或文

件上传的方法把数据推送到云端。

存储和转发：存储和转发提供了对间歇性连接丢失的支持 ( 如

当机车通过隧道时 )。一旦连接恢复，必须将本地采集过的数据，

转发至云端。

本地数据存储和访问：该功能支持把机器相关的数据存储在设

备上，例如，方便维修技术人员直接访问数据。

传感器数据汇总：Predix 机器可以连接多台传感器，然后将聚

合的数据“指纹”推送至云端，反映采集自所有传感器的数据。

边缘分析：边缘分析功能支持计算算法在机器上以流方式在输

出的数据上直接运行。

证书管理：为了提供端到端安全，Predix 机器支持证书管理，

提供与 Predix 云端基于 SSL 的连接。

设备配置：当 Predix 机器安装在边缘设备上时，它可以“回

拨”Predix 云进行注册，以便今后进行管理和软件升级。

设备注销：当 Predix 机器下线时，会通知 Predix 云，它不再

需要被管理。

配置管理：配置管理支持对 Predix 机器进行远程配置以及跟踪

机器使用期间的配置更改。

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•

配置管理支持对 Predix

机器进行远程配置以

及跟踪机器使用期间

的配置更改。

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Predix 机器软件有三种部署方式。

部署模型

在网关上：网关用作云端与机器之间的智能管道。Predix 机器

软件部署在网关设备上，通过多种 IT 或 OT 协议提供与机器和

其他资产的连接，包括运行 IOS、Android 或其他移动操作系

统的 HMI 设备。

在控制器上：Predix 机器软件直接部署在机器控制器装置上。

这样可以分离机器软件与机器硬件，允许连接、升级、交叉兼

容、远程访问和远程控制。它还可以将传统上独立运行或处于

隔离网络中的工业和商业资产直接连接至云端，用于数据收集

和实时分析。

在传感器节点上：在这种情况下，云端具有智能，简单的低成

本传感器部署在资产上或资产附近。传感器收集机器和环境数

据，然后将其回传至云端 ( 直接或通过 IoT 网关 )，在云端进行

存储、分析和可视化。

1.

2.

3.

同时云端有许多工业互联网应用程序，它们需要连接至机器并处理数

据。Predix 机器提供收集传感器数据、在本地处理数据并将其推送至

Predix 云端所需的功能。

在网关上

Predix 云 Predix 云Predix 云

在云上

在基地上

在控制器上

机器控制器 传感器节点

直接到云

在传感器节点上

IT/OT 协议

网关

传感器 /设备 1

传感器 /设备 n

网关 网关

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Predix 连接提供从 Predix 机器到 Predix 云的快速、安全的云连接。

该服务免除了较长的交付周期，以及设计和运行定制的潜在次优化

连接基础设施所需的高昂费用。

Predix 连接还提供安全且即时可用的全球虚拟网络，能够以一种可

重复的方式满足互联网的要求，而且对企业是透明的。该虚拟网络

包括移动电话、固定线路和卫星技术。

如今，在全球通过多个合作伙伴提供 Predix 连接服务。可在同一天

激活并提供，而且结合了连续的前瞻性监控支持、故障排除和自动

业务警报。

Predix 连接可以与 Predix 机器一起提供与 Predix 云之间即插即用、

安全、可靠的连接。

Predix 连接

Predix 云

服务提供商

联网栈 /WAN 连接

OS(Linux、Windows 和 RTOS)

边缘网关

CaaS 监控 / 运营

Predix 连接2015 年的范围

(Predix 机器 / 现场代理与DDS/ 传送消息 )

边缘应用程序 ( 特定业务 / 解决方案 )Predix 机器 / 网 (UMF)运行时 (Java/OSGi)

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Predix 云是启用工业互联网的中心。它包括一个平台即服务 (PaaS)

基础的可扩展云基础设施，开发人员可用其创建工业互联网应用程

序。它还为工业企业提供了一个入口点，以利用新的软件技术，而

无需预先采购大量的硬件和软件。

如今，云计算技术是公认的能够实现安全和可扩展计算的方法。为

了处理工业 IoT 场景中的大量数据，云计算是首选方法。传统企业

应用程序开发人员还会记得构建可扩展应用程序的痛苦。通常，他

们不得不提供 ( 甚至是过量提供 ) 能够进行扩展以处理可预想的最高

负载的昂贵高端硬件。这不仅非常昂贵，而且也很困难，当开发人

员不得不应对更大规模需求而扩容时。云计算通过利用商用现货硬

件解决了这一问题，使其非常容易向外扩展 ( 添加更多计算机 ) 而不

是向上扩展 ( 为现有服务器添加更多存储空间、内存和 CPU)。

云计算解决了许多问题，但是开发人员仍然需要进行大量工作，以

便管理应用层的可扩展性。PaaS 解决方案为开发人员提供他们创建

云原生可扩展应用程序所需的工具。

Predix 管理规模的复杂性，这样开发人员就可以专注于创建能够带

来工业价值的应用程序，并以可靠经济的方式将云计算引入目前未

充分互联网化的工业世界。

Predix 云

如今，云计算技术是

公认的能够实现安

全和可扩展计算的

方法。

公有云基础设施不支持工业界独特的严苛要求。因此，GE 决定与全

世界的合作伙伴一起构建一个能够为工业工作负载优化，尤其是处

理工业大规模数据的定制云基础设施。作为工业世界的领导者，GE

提供了一个专注于正在成为主流的工业应用所需的安全和监管合规

性的强大云平台。

GE 仔细规定了增强的安全控制而且优化了 Predix 工作负载的硬件构

Predix 云基础设施

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建，包括世界一流的数据处理和联网功能。结果造就了满足全球工

业和监管要求的 GE 数据中心蓝图。GE 还创建了一种用作特定硬件

之上的抽象层的软件定义基础设施 (SDI)，这样数据中心就可以随着

时间演化，而且能够尽量减少对应用程序的破坏。该 SDI 使 GE 能够

通过基于策略的配置创建一个共享的基础设施，以简化动态自动化

并将 SLA 映射应用到底层基础设施中。当应用程序需要底层硬件配

置时此功能尤其有用。可以进行粒度级的配置管理和资源轮询，以

便进行最佳资源配置，最终降低成本并提升价值。

通过与 Cloud Foundry

基金会协作，GE 数字

集团推出了 GE 工业道

场计划，以增强开发人

员编写工业互联网代

码的能力。

将为参与者分配经验

丰富的同事做搭档，让

他们全身心投入到开

源项目中并快速了解

灵活开发环境中的核

心技术。

Predix 平台是基于 Cloud Foundry (CF) 的，这是一个支持多开发人员

协同的开源 PaaS，也是应用程序服务组成的一个生态系统。Cloud

Foundry 使应用程序开发人员可以更快速、更轻松地构建、测试、

部署以及扩展 ( 这可能是最重要的 ) 应用程序。

由于 Predix 采用 Cloud Foundry，应用程序开发人员可以访问充满活

力的 Cloud Foundry 生态系统以及不断增长的 CF 服务库。另外，由

于 CF 是开源的，可以将其定制用于 Predix 工作负载。例如，GE 与

CF 社区共同构建对工业协议的支持。

Cloud Foundry

GE 工业系统

Predix.io 是一个自助服务门户，开发人员可以通过它访问专门用于

工业互联网应用程序的服务，想要基于 Predix 构建应用程序的开发

人员可以将其作为起点。GE 深入了解构建工业互联网应用程序所需

的功能，因此构建了这个平台以满足其自身的需求以及其他工业公

司的需求。

Predix.io 还提供了服务的目录和市场，这样生态系统可以提供其他

的子类。目标是创建满足其他应用需求的稳健平台。

Predix.io

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关键 Predix 云服务可以分为两类，每一类都有其子类。

Predix 服务

运营服务

工业服务

运营服务帮助应用程序开发人员管理其应用程序的生命周期和商业化：

工业服务提供工业互联网应用程序所需的核心功能：

开发运维 (DevOps) 服务：在云端开发和部署工业互联网应用程序的服务。

业务运营服务：为工业互联网应用程序的使用带来透明度的服务，这样开

发人员可以确保利润率。

资产服务：创建、导入并组织资产模型及其相关业务规则的服务。

数据服务：获取、清理、合并并最终以适当存储技术存储数据的服务，这

样就可以将应用程序用于最适合其用途的情况。

分析服务：创建、登记并编排分析的服务，可以用作应用程序的基础，以

创建对工业资产的洞察力。

应用程序安全服务：满足端到端安全要求的服务，包括那些与身份验证和

授权相关的服务。

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运营服务

云计算带来的一个基本的变化就是软件的交付方式。传统上，发布

给客户安装在防火墙后面。通过云计算，软件不再需要发布，而是

以客户的名义部署并运行，客户可以通过互联网进行访问。交付模

式的这一变化导致了软件开发生命周期模式的变化，最终将开发和

运营 (DevOps) 结合在一起。

开发运营需要非常灵活，专注于开发和运营两个方面。开发运营必

须执行以下操作：

源代码控制管理

托管的 SCM 系统可用于存储应用程序源代码。应用程序开发人员可

以转移现有的项目代码，也可以通过将 Predix 应用程序示例进行仓

库克隆创建新项目。然后可以对 CD 管道进行配置，以实现所有软

件构建和应用程序部署的自动化。

如上所述，成功实现开发运营的关键因素是自动化。用于源代码控

制管理、灵活规划、自动构建与部署和测试的工具成为将代码通过

管道高效从开发转移至生产所必需的。通过利用这些类型的工具，

客户产生价值的时间可以明显缩短。Predix 开发运营为开发人员提

供与 GE 构建平台所用的相同的工具集，这样他们就可以轻松创建

自己的应用程序。

开发运营服务提供以下功能：

持续集成并交付新功能

通常通过自动化进行构建和测试

始终准备好部署到生产环境

始终强调速度、效率和稳定性

源代码控制管理 (SCM)

通过持续交付 (CD) 管道服务进行自动软件构建和应用程序部署。

开发运维服务

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持续交付管道

持续交付 (CD) 管道可以在 Predix 云上自动构建、测试并部署应用程

序。该管道设计用于从开发周期开始在整个生产交付过程中确保可

预测性。它可以检查构建过程是否始终正常工作，并快速提供可复

用的新环境。

通过这些 CD 工具，应用程序开发人员可以轻松创建具有自动构建、

测试和部署功能的管道，以缩短对 Predix 客户产生价值的时间。

除了缩短产生价值的时间，云计算可以使软件的使用变得透明 — 也

就是，使软件的价值变得可见。传统软件供应商及其客户均深受“闲

置软件”( 购买但从未使用的软件 ) 之苦。客户为闲置软件付出的成

本非常明显 — 他们为一些不能提供任何价值的东西付款。但是，随

着客户流失率增加，供应商的成本也非常现实；客户随时可以签约、

升级、降级或取消，进而影响利润率：

由于不了解其软件的真正用途和价值，业务部门无法确定如何对他

们的开发资源进行最佳分配，才能在未来增强他们的产品。但是通

随着软件的交付方式改变，云计算也要求公司重新思考他们的业务

模式 — 他们为客户提供的服务，以及客户对这些服务进行购买和支

付的方式。客户希望通过多种方式对服务进行支付：

业务运营服务

订阅 — 客户每隔一段时间为产品支付固定的金额，通常是每月、

每季度或每年。

按使用量付费— 客户按照消费产品的使用量进行支付。

免费增值 — 客户免费享用基本产品，仅为附加或增值服务付费。

业务部门不得不进行大量的前期投资以赢得客户，但是却无法保

证客户将使用该产品或服务多长时间，或者客户将支付多少费用。

由于为每个客户服务所花费的成本，包括技术基础设施的成本、

技术 / 开发运营的人工成本以及客户受理和支持的成本，毛利率

会受到影响，而且每个月还会波动。

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业务运营是一个基于

网页的创收解决方案，

能够为工业服务带来

持续的业务模式创新。

过云计算，软件提供商负责运行软件而且可以轻松测试其代码，

以便更好的了解软件的用途。Predix 云的持续交付管道不仅允

许业务部门自动构建、测试和部署应用程序，而且可以为产品

和市场营销经理创造机会进行业务模式的创新，以便与客户建

立长期而且可盈利的关系。

业务运营是一个基于网页的创收解决方案，能够为工业服务带

来持续的业务模式创新。通过为产品和市场营销经理提供细粒

度控制制并为他们如何发布、测试和扩展其循环收入业务模式

的关键组件带来可视性，业务运营可以提供确保利润率的必要

工具 ( 产品目录、包装、定价和策略 )。产品和市场营销团队可

以反复为一个或多个客户和分销渠道构建、分流测试和发布一

个组件。由于他们能够转出并扩展其业务模式，他们可以获得

其收入和成本矩阵的完整可视性，这样他们就可以测量变化带

来的影响。另外，他们可以了解最好和最差的产品、包装、客

户细分市场以及分销渠道。

Predix 提供一套能够协同工作的工业服务。资产服务提供一种为工

业资产建模并将其与数据源联系起来的方法。在我们的示例中，一

个工业涡轮机的资产模型将定义组成一台涡轮机的零件及其传感器

的层级结构，甚至包括这些传感器的可接受的温度范围。数据服务

用于从涡轮机获取数据，在获取管道中对其进行清理，并将其存储

到适当的数据存储设备中。例如，一个时间序列数据存储设备可以

作为温度传感器的运营和历史数据的最佳存储位置。最后，分析服

务使应用程序导出大量资产数据并检测所管理资产的趋势或新见解。

例如，分析服务可用于确定涡轮机可优化的温度范围，然后更新运

营分析并将其倒推至 Predix 机器，以确保涡轮机平稳停机而不会出

现重大故障。

工业服务

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资产模型处于所有工业互联网应用程序的中心。资产是资产类型 ( 工

业设备的类型，例如涡轮机 ) 的具体实例，而资产模型是其结构的

数字表示。

资产服务为应用程序开发人员提供用于创建和存储资产模型的 REST

API，以便定义资产属性，以及资产与其他建模元素之间的关系。然

后，应用程序开发人员可以利用该服务存储资产实例的数据。例如，

一名应用程序开发人员可以创建一个用于描述风电场中所有风机逻

辑部件结构的资产模型，然后创建该模型的实例用于表示每台单独

的风机。开发人员还可以创建满足其独特域需求的定制建模对象。

资产服务包括一个 API 层、一个查询引擎和一个图形数据库：

资产服务

资产服务提供一种

为工业资产建模并

将其与数据源联系

起来的方法。

REST API 层 — 应用程序可以使用 REST 端点访问域对象建模

层，所述端点提供用于描述其所有对象的 JSON 接口。该服

务将数据从 JSON 传输至 RDF 三元组，用于在图形数据库中

进行存储和查询，然后再次返回 JSON。

查询引擎 — 查询引擎允许开发人员使用图形表达式语言

(GEL) 在资产服务数据存储设备中检索与任意对象或任意对

象的特性相关的数据。

图形数据库 — 资产服务数据存储设备是一个将数据存储为

RDF 三元组的图形数据库。

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资产模型表示应用程序开发人员存储的关于资产、资产如何组织以

及如何相关的信息。应用程序开发人员使用资产服务 API 定义一致

的资产模型和数据的层级结构。每台实际设备都通过一个资产实例

进行表示。资产通过分类和任意数量的定制建模对象进行组织。

例如，一个组织可以使用一个“位置”对象存储关于泵的制造场所

的数据，然后使用一个“制造商”对象存储关于特定泵供应商的数据。

资产建模

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它还可以使用“泵”的多个类别定义泵的类型；为每个类别分

配多个属性，例如“黄铜”或“钢”；以及将多个仪表 ( 例如流

量或压力表 ) 与类别联系起来。

资产服务 API 支持资产、类别和定制域建模对象：

资产模型是 Predix的中心，将平台的所有工业服务联系在一起。

通过资产层级结构和与传感器的关系，应用程序开发人员可以

引入数据进行分析并了解该数据的上下文。

通常，资产是在一个由父资产以及一个或多个同级和子资产组成的层

级结构中定义。资产可以与一个类别或任意数量的定制建模对象相关

联，可以拥有任意数量的客户定义属性。

一个资产也可以在系统中“独立”，表示它不与任何建模元素相关。

类别以树状结构安排，提供一种对相似资产进行分组以及跟踪资产共

有属性的方法。类别可以与资产、仪表或二者相关联。

一个类别可以指向多个资产。属性可以在类别层级结构的任意等级进

行分配。

定制建模对象是用于提供关于资产的更多信息的层级结构。例如，可

以创建用于资产位置、制造商和服务合同的定制对象。一个位置可以

与多个资产相关联。类似的，一个个别资产可以与多个位置相关联。

说明API 类别

资产

定制建模对象

类别

17 GE 数字集团

数据服务允许工业互联网应用程序开发人员将数据引入 Predix 并

将其用于他们自己的应用程序。数据通过获取管道引入，该管道提

供清理数据、将数据与其他数据源合并以及最终将数据存储在适当

类型的数据存储设备中的机会，对于传感器数据来说可以是一个时

间序列数据存储设备，对于 MRI 图像来说可以是一个二进制大对象

(BLOB) 存储设备，也可以是一个 RDBMS。

获取管道是所有数据的入口点。它允许通过多种方式将数据接

收到 Predix 中，包括用于实时或近实时数据 (“快”数据 ) 的

HTTP 流或者用于更多批处理类型的 FTP 包。

获取管道允许在存储数据之前对其进行处理，这样开发人员就

可以做很多事情，包括将传感器数据映射至标签，将资产数据

与 ERP 数据结合以便针对其性能评估资产的财务折旧，以及处

理复杂事件 ( 查找特定事件类型的组合，以创建更高级的业务

数据服务

获取管道

人员

企业

机器

其他

销售力 ++ 实时获取队列

连接至数据源 管道处理 自助服务 API

高速获取 数据管理

管道

标签

流过程

低延迟 SQL/非 SQL

搜索

在内存中

数据混合 网络

平板电脑

手机

数据联合

图形

对象 / 文件存储

运营

富集定制

技术 内容 / 数据 成果

18 GE 数字集团

事件 )。进行处理之后，开发人员可以选择最适合应用程序需

求的数据存储设备类型。目前，Predix 支持的数据存储设备包

括用于传感器数据的时间序列数据存储设备，用于图像数据的

BLOB 存储设备，以及用于所有其他数据类型的关系型数据库。

高效存储时间序列数据

为数据建立索引用于快速检索

高可用性

水平可扩展性

毫秒数据点精度

•

•

•

•

•

快速、分散和可扩展的数据库

用于管理大量数据的分散、可扩展且高

度可用的数据库。

数据获取层提供实时数据流传输，支持

Historian 和 OSI 等工业数据格式。

说明部件

时间序列数据库

列式存储

数据获取

由于 Predix 专注于工业互联网应用程序，将被引入平台进行分

析的大量数据是来自工业资产的传感器数据。时间序列服务提

供针对时间序列数据进行过优化可高效查询的列式存储格式。

由于连续的信息流从传感器流出，需要根据时间进行分析，在

这种存储格式中可以对每个流的到达时间进行维护并建立索

引，用于更快的查询。

时间序列服务还提供根据可扩展的数据模型高效获取大量数据

的能力。时间序列服务功能可以应对大数据的数量、速度和多

样性带来的挑战：

时间序列

19 GE 数字集团

时间序列数据集使用标签，所述标签通常用于表示传感器 ( 例

如，温度传感器 )。一个标签包括一个标签名 ( 传感器 )、一个

时间戳 ( 时间 )、一个测量值 ( 数值 )，以及一个或多个可选的属

性 ( 键 / 值对 )。开发人员可以通过获取管道提取原始数据流，

并在保存到时间序列数据存储设备中之前将其映射到这些数据

结构。

测量值

温度

属性传感器序列号位置

标签名

时间戳

时间序列

时间序列数据获取

20 GE 数字集团

( 必填 ) 标签的名称 ( 例如，“温度”)。

( 必填 ) 读数 ( 值 ) 数字 ( 例如：98℃ )。

( 必填 ) 从起始时间到某一时刻的值 ( 以

UNIX 起始时间为准，毫秒 )。

( 选填 ) 任何与标签相关的数据 ( 例如：

飞机 ID=230，制造商 = GE)。对于筛选

数据非常有用。

定义术语

标签名

测量值

时间戳

属性

时间序列服务提供用于查询与聚合时间序列数据的 REST API。

通过该 API 您可以：

时间序列数据使用

查询指定标签 ( 传感器等 ) 与时间窗口的时间序列数据。

按照属性值筛选。

从时间序列数据库中检索标签、属性值和属性键。

•

•

•

二进制大对象 (BLOB) 存储服务提供一种高可用且可水平扩展的

存储服务，允许无限期安全存储多达 10 GB 的字节数组。它还

提供可以高效检索多种应用程序容器和层级的机制。您可以使

用BLOB存储设备存储并检索任意文件类型的少量或大量数据。

PostgreSQL 是一个开源关系型数据库管理系统 (RDBMS)。尽管

用于时间序列数据管理等特殊目的的所谓 NoSQL 数据库迅速增

加，但是最常用的还是 SQL 数据库。

时间序列、BLOB 存储设备和关系型数据库是目前支持且可为

应用程序开发人员提供的数据存储设备；随后会增加更多类型。

数据存储设备与获取管道是开发人员引入数据进行分析需要用

到的数据服务。

BLOB 存储设备

关系型数据库 (PostgreSQL)

21 GE 数字集团

Predix 平台的真正实力是其分析数据创造洞察力的能力，随后可以

将该洞察力转换为能够带来实际业务效果的行动。该平台主要进行

两种类型的数据分析：运营和历史。

运营分析 — 数据在飞机发动机、风力发电机、MRI 机器等源位置处

进行实时分析以便检测问题，这样就可以在资产运行过程中进行瞬

时修改，以防止损坏并优化性能。

历史分析 — 收集并分析多达几 PB 的历史运营数据。通过该分析，

可以构建预测模型，该模型可用于更高效地运营整个制造厂或设备

机队。

Predix 提供能够在运营与历史分析之间形成反馈回路的数据科学功

能。边缘的运营分析可以确保资产高效运营，但是随着时间的推移

也可以根据历史分析改进运营分析。例如，运营分析可以连续监控

一项资产的温度并在出现不合格的工作温度时触发停机。但是，在

收集许多资产多年的数据之后，阈值的确定应该随着每项资产所在

地的海拔高度而变化。在这种情况下，可以将海拔高度考虑在内创

建一次新的分析，并将其部署到全世界与该资产类型相关的所有

Predix 机器中。

Predix 分析服务提供一个可以在业务运营中开发并嵌入高级分析的

框架。该框架可用于通过配置、抽象和可扩展的模型管理分析的执行。

也可以用作进行分析测试的沙箱。

分析是处理机器数据的函数或小程序 ( 通常是基于物理特性的算法 )。

可以由应用程序直接使用或者用在编排多个分析的一个步骤中，在

编排时一个分析的输出可以成为另一个分析的输入。每个分析的输

入和输出通常表示为参数，这样就可以在不同情况下重复使用该分

析。分析与编排用分类 ( 带有层级结构的类别 ) 结构组织，存储在目

录中。

Predix 分析服务目前支持用 Java、Matlab 和 Python 编写的分析，

所有这些类型都可以上传到分析目录中并由运行时服务执行。

分析服务

22 GE 数字集团

下表给出了分析服务的简要说明。

用 Java、Matlab 或 Python 语言开发的分析可以发布到分析目

录中，每个分析可以保留多个版本。每个分析的作者可以将元

数据添加到目录条目中以改善检索，在分析分类中指定分析的

存放位置。可以根据特定分类 览或搜索分析。

与目录进行交互的主要模式是通过 REST API 和用户界面。目录

的主要功能是分析验证，该验证允许开发人员针对采样数据测

试分析，同时准备将其用于生产。另外，通过分析目录服务可

以轻松将分析独立部署为微服务。

分析目录中托管的分析根据其分类位置进行分类。这为相关分

析的分组提供了结构化方法，而且有助于分析检索。分析目录

对于预定义的包含 Predix 的分析有默认的分类。可以通过 API

添加分类位置，预计是采用 JSON 结构 ( 单一节点对象或节点

对象的数组 ) 的预期分类。

分析微服务

分析目录

分析的分类

Predix 平台的真正实

力是其分析数据创造

洞察力的能力，随后

可以将该洞察力转换

为能够带来实际业务

效果的行动。

托管与管理分析的仓库，可以将分析以

微服务来执行。

编排定义了作为单独单元运行的分析组

之间的数据流。编排配置使用 BPMN 2.0

标准定义。

运行编排 BPMN 配置的微服务。使用该

服务根据需求运行编排。

说明微服务

分析目录

编排配置

编排运行时

23 GE 数字集团

运行时服务的目的是支持从目录弹性执行分析，可以单独执行

也可以作为编排的一部分。它是一些协作微服务的集合，这些

微服务根据规则、定时器和事件处理分析或编排的调度。

每个分析作为单独的微服务执行；编排执行微服务协调其工作。

如果编排执行微服务可以与其交互，未部署在分析目录中的第

三方分析也可以编排。用户可以与允许用 BPMN XML 定义编排

的配置微服务进行交互，包括对目录中的分析以及第三方分析

的参考。分析或编排的初次执行是为了进行验证。测试之后，

可以将其转移到生产中。

编排是一组要作为单独单元运行的分析。其分析工作流在一个

编排 BPMN 文件 ( 符合 BPMN 2.0 标准的 XML 文件 ) 中定义。

为运营分析和历史分析创建和编排分析的能力是 Predix 平台的

主要独特之处。通过数据分析，可以将该洞察力转换为能够带

来实际业务效果的行动。

UAA 服务为应用程序提供一种验证用户身份的方法。应用程序

开发人员可以绑定服务市场上的 UAA 服务，然后使用工业标准

SCIM 和 OAuth 分别进行身份管理和身份验证。这两个功能一

起提供每个应用程序都需要的基本登录和注销支持。�

不久将发布描述 Predix 中所有安全功能的配套文件。

分析的编排

用户账户和身份验证 (UAA) 服务

工业互联网的端到端安全要求非常严格。Predix 提供对于构建工业

互联网应用程序来说非常重要的应用程序安全服务。最重要的两点

是身份验证和授权。1

应用程序安全服务

24 GE 数字集团

另外，UAA 支持 SAML( 安全断言标记语言 )，

允许用户使用第三方身份提供商登录。例如，

我们的许多工业客户使用 GE 单点登录 (SSO)

访问他们的应用程序。

基本UAA功能进行了扩展，以包括以下功能：

用户白名单：确保只有通过身份验证的

合格用户子集可以登录应用程序。

客户端令牌验证：消除额外的网络往返

而且明显提高性能。

•

•

Predix 访问控制服务是一项由策略驱动的身份验证服务，允许

应用程序根据一些标准创建对源代码的访问限制。策略语言是

基于 JSON 的，其开发是为了弥补 XACML 的不足。访问控制服

务与 UAA 很好的集成，而且提供 Spring 安全扩展，使 Spring

Boot 应用程序轻松作出访问决策。

用户通过身份验证之后，应用程序需要控制对其资源的访问。

访问控制服务

针对开发人员的 Predix

构建工业互联网应用程序有一些独特的要求和需求，能够将这些应

用程序与传统的 IT 应用程序区分开。上下文决定了用户体验，但是

对于工业应用程序来说能够在正确的时间以正确的方式为正确的用

户提供正确的信息尤其重要。GE 数字集团在构建软件应用程序方面

拥有多年经验，Predix 的设计融入了最佳做法，能够快速开发高质

量的工业互联网应用程序。

25 GE 数字集团

Predix 用户体验技术的中心理论是基于上下文的设计。该原理取决

于用户需要在正确的时间以高效且有效交互的方式为其展示正确信

息这一理念。因此，了解用户 ( 角色 ) 的类型非常重要。通过察看每

个人并花时间了解他们执行的任务，应用程序开发人员可以创建能

够反映真实世界业务流程的模型。除此之外，由于许多用户在现场

有独特的约束，因此了解将要使用应用程序的上下文也非常重要。

Predix 利用这些设计原则提供两种构建应用程序的方法：Predix 设

计系统和 Predix 移动。

设计原则

26 GE 数字集团

Predix 设计系统提供一套对工业互联网应用程序非常有帮助的综合

Web 组件。应用程序开发的基本单位是“页面”，页面通常由四个

主要交互区域组成：标题、导航栏、内容区和页脚。“卡片”是任

意视图的基本构建块；它可以由 Web 组件创建，是自包含的，可以

共享和保存。

Predix 设计系统的其中一个基本原则是可组合的设计和创建。一个

页面可能有多个视图，进而可能有多副“纸牌”或卡片组。视图可

以感知并响应上下文。它们以一种智能且可使用的格式呈现内容。

页面的“上下文”来自多种因素 ( 例如，目前选择的资产、流程中

的步骤或用户的角色 )，用于枚举视图、纸牌和卡片。

组件是应用程序的一部分，构建用于特定功能。使用来自 Predix 设

计系统的 UI 元素是一个自包含的功能。UI 元素是一致的可视化语言

的单独部件，用于展示按钮、表格字段、下拉菜单和其他编码模式

Predix 设计系统

导航

标题

内容区

页脚

27 GE 数字集团

等内容。组件和 UI 元素一起提供有用的应用程序小部件组成的库，

这些小部件可以快速组合在应用程序中，用于维持一致的用户界面

风格。

Predix 移动架构是一个框架，可以简化任务关键且始终可用的高性

能移动应用程序的构建，所述应用程序甚至在网络中断时仍然可以

正常工作。系统为多种移动设备、笔记本电脑、桌面和浏览器提供

跨平台支持，具有多种外形尺寸。这得益于一致的用户界面风格，

以及大量响应式 Web 组件。Predix 移动专门构建用于支持能够在各

种不同环境中运行的工业互联网应用程序，从会议室到油井等恶劣

的工业环境。Predix 移动设计用于提供以最安全的方式最广泛使用

移动设备的服务。

Predix 移动架构基于跨平台的分布式持久化引擎，能够在远程设备

和企业数据域之间同步数据，也可以使用 Predix 移动后台服务与

Predix 机器配套使用。通过设计用于支持标准云连接模式的模板，

提供与企业数据域的集成，作为管理型微服务。

在客户端，Predix 移动是一个灵活的分层组件系统，具有支持先进

应用程序特性的可扩展服务，包括远程工作流和分析。设计用于支

持标准网络组件和 Predix 设计系统，该架构可以简化构建企业级移

动应用程序的流程。离线优先开发系统支持大量本机用户体验，同

时保留基于网络的应用程序的简单性。

设计用于在任何地方工作而且与后台系统和其他设备保持数据同步，

Predix移动提供构建主要工业互联网移动应用程序所需的所有功能。

具有用于在线场景的网络组件的响应式 Predix 设计系统，加上

Predix 移动具有离线功能的本机体验，使工业互联网应用程序开发

人员能够创建出直观易用的应用程序。

Predix 移动

Predix 移动架构是一

个框架，可以简化任

务关键且始终可用

的高性能移动应用

程序的构建，上述应

用程序甚至在网络

中断时仍然可以正

常工作。

28 GE 数字集团

结论

GE 是工业云计算领域的开拓者。Predix 只是这趟旅程的起点，将在

主要工业和业务流程中产生越来越多非常重要的改进。

工业设备的自动化进程已经开展了十多年，资产也变得更加“智能”，

但是与连接智能设备时所呈现的智能相比单个设备的智能会相形见

绌。融合智能设备的数据和运营能力可以帮助工业公司显著改善业务

流程。无论是面向工业云在发电过程中进行实时资产优化，还是改进

医疗设备的分析与诊断，或是提高大型工业工厂的生产管理，Predix

设计用于为未来的业务提供支持。

Predix 提供以前所未有的轻松方式开发新的高价值工业解决方案所需

的功能。

关于如何开始使用 Predix 的更多信息，请访问 http://www.predix.io。

关于作者

Steve Winkler 是软件行业的资深人员，在企业软件方面拥有将近二十

年的经验。他是 GE 数字集团的首席架构师。

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