工业物联网的“交友软件”

我们生活在一个日益复杂的世界里。无论在哪个行业，技术零件的“能力”都在不断提高。这对系统的动态配置和快速扩展提出了更高的要求。同时，大多数与业务相关的数据和功能都已集中存储在主要 IT 公司的云平台上并在其上进行集中管理。

西门子数字化工业集团工厂自动化业务自动导引运输车（AGV）系统负责人Ralph Büsgen表示：“针对这样的实际情况，我们正在寻找解决方案以让客户更好地管理这种复杂性。”在当今许多物流应用场景中，半智能的无人驾驶车辆会在移动时持续与其它设备“沟通”自己的坐标。它们已在市场中“流行”起来。

Büsgen表示：“我们的客户，尤其是汽车行业的客户，希望我们能在工厂数字化方面更进一步，即开发能够自我组织的机器与物流系统。要想实现生产的中央协调，主要应关注对生产过程的实时监控与优化。”如今，车间里的机器和物流设备正被注入更多“智慧”，让它们可以在去中心化的结构中自主沟通与合作。

协作式工业物联网中的通信

这种自我组织的分布式系统是迈向工业物联网（IIoT）的重要一步。“许多人仍然认为物联网是一个中央组织的层级系统。在很多情况下，这或许是最好的解决方案。但是，我们也看到了针对分布式、协作式结构的应用案例，而这无法用层级系统来应对。”

此类协作式物联网的基础设施甚至可以让那些没有被事先设定好任务的子系统自发合作。不妨展望一下，一个带夹具的移动机器人可以与传送带自主协作，为生产中的运输任务制定新的解决方案。

事实上，西门子已开发出一个名为 Coaty 的解决方案。Coaty是一个协作式物联网框架，可作为开源软件被获取。它以软件组件的形式被安装在物联网设备上，能够搭建一个通信网络。网络中的参与者（或称之为代理）可以松散地耦合在一起并以一种特定的方式进行交互，而不需要中央协调。Coaty 已在德国联邦教育与研究部（BMBF）赞助的CrESt 项目中应用。西门子也与总部在柏林的 ASTI InSystems公司合作，进一步开发了Coaty的物流应用。ASTI InSystems公司制造AGV。

西门子中央研究院的Jochen Nickles表示：“搭载了Coaty的AGV小车在自主动作方面可谓‘更上一层楼’。这些小车不仅知道自己当前的位置和目的地，还能与其它车辆相互协调，就算没有中央控制器，也可以安排好各自的任务。”Nickles解释说，从技术上来讲，这是通过将 Coaty软件集成到物联网设备中实现的。这些设备都有执行环境和无线网络连接。它们通过“发布—订阅”流程进行沟通。“发布—订阅”是一种消息传递服务，它为独立应用程序之间的信息收发提供许可。

分布式智能

在专业术语中，这种现象被称为“任意通信（any-to-any communications）”。 Nickles说：“设想一下，我对一群未知的观众说，谁能帮助我？我的问题其实是谁有能力、有时间且目前就在附近。”这类任意通信允许在分布式系统中共享、发现、查询、修改和保留数据以及远程调用。Nickles笑着说，他的一位同事找到了一个恰当的比喻：“Coaty是工业物联网的‘交友软件’。这些代理找到对方、进行沟通，之后选择是否合作。”2020年3月，在纽伦堡的西门子汽车展厅和测试中心，一个自组织物流应用程序的概念验证取得了成功。它含有多个无人运输系统。

Nickles表示，新代理和新特性也可以动态、自发地被添加到已有的物联网系统中。包括传感器、移动设备以及边缘和云服务等在内的所有种类的系统代理都是平级通信对象。据 Nickles所说，Coaty的目标是让自主系统能在任何集群中进行交互。“第一步是建立非层级通信，包括相应的分布式协调算法。这使我们能将集中的和去中心化的应用程序都集成到一个系统中。下一步将是整合人工智能元素，以便充分挖掘这些系统潜能。”

产品组合集成

Ralph Büsgen表示，他们的中期目标是把通过Coaty获得的知识集成进西门子SIMOVE模块化系统，为含AGV的物流应用场景的自动化吹入新风。除了边缘和云服务，Büsgen认为智能手机和可穿戴设备与机器的互动也有很大潜力可供挖掘：“我们称其为‘数字化让人类更有力量’。”