数字孪生基于开源的标准

简介: 数字孪生基于开源的标准

IEEE、因特网协会(ISOC,Internet Society)

、因特网架构委员会(IAB,Internet Architecture Board)、万维网联盟(W3C,World Wide Web Consortium)和因特网工程任务组(IETF,Internet Engineering Task Force)联合签署了声明,确定了一系列《开放标准原则》,以建立一个有关全球开放标准的现代规范,号召其他标准组织、政府、企业等认同并支持该规范。

五大组织确定的开放标准原则如下:


(1)各标准组织间开展合作;

(2)在标准制定中坚持应有的过程,以及广泛的一致性、透明性、均衡性和开放性;

(3)坚守技术优势、互操作性、竞争、创新和服务全人类的理念;

(4)标准可供所有人使用;

(5)坚持自愿采用原则。


这些基于开放标准原则制定和采纳的原则包括有关互联网物理连接的IEEE标准、有关端到端全球互联网的IETF标准、有关互联网的W3C标准等。IETF主席拉斯·豪斯利(Russ Housley)表示,“众多技术的标准化一直是全球互联网成功的关键……并且这些标准都是由来自世界各地的众多参与者协作制定出来的。这些标准已经彻底改变了世界,超越了其他所有标准开发模式。”

对于开放标准的价值,欧盟资助了FLOSSPOLS项目,里斯哈卜·高希(Rishab Ghosh)在2005年12月发布了《开放标准的经济学基础》,

他提出:

第一,作者阐释了开放标准的目标是为了维持竞争的市场,避免垄断的出现;第二,在软件市场应该把开放标准定义为开源软件的要求;第三,对于公共采购中兼容的要求,应排除对专有标准兼容的要求;第四,政府采购应该强制要求采用开放标准

开放标准和开源软件是两个不同的概念,费尔南多·阿尔梅达(Fernando Almeida)等人在2011年1月发布的《开放标准和开源软件:驱动互操作性》一文中仔细分析了开放标准和开源软件的差异,并对两者进行了对比。作者认为,开源软件主要是一种实施手段,而并非必然是开放标准所要求的特性要求,开放标准可以通过软件来实施,但对是不是开源软件并无特别要求,不是所有的开源软件都采取了开放标准,因此难以保证它们可以实现互操作性。


从行业实践来看,20多年前工业领域就出现了基于开源的标准推进方法,这在德国、日本和美国等国比较普遍,美国在这方面的成就比较突出,德国和日本的探索不太明显,例如,德国在推进IEC 61131-3(开源项目如OpenPLC)和IEC 61499(开源项目如Eclipse 4diac)等工业控制系统的时候,都开发了开源软件项目,大大提升了标准推广和应用的水平。


基于开源来推进开放标准,具有以下价值。


(1)开源软件可以增强互操作性的信任。由于可以获得源代码和编译器,用户很容易验证解决方案的可操作性是否能满足。从企业的视角来看,开源软件可以帮助企业实施平台战略。


(2)开源软件对推广开放标准更有效果。开源软件的实施通常就是开放的参考手册,由于能快速实施,这将促进大量的用户尝试该开源软件承载的开放标准。

(3)开源软件具有重要的经济价值和社会效应。传统意义上的技术分享仅限于观察或学习书面材料,有了开源软件,知识社区的参与就更有深度了,这对于人才培养和社区创新都有非常重要的意义。


自从数字孪生体的概念被提出之后,开源社区就有团队启动了相关开源项目,其中包括早期参与STEP工业数据标准的STEP Tools公司创始人马丁·哈德威克,他早在1991年成立该公司时就参与了STEP标准的制定,目前代表美国参与了ISO 23247数字孪生制造标准的研制。工业4.0研究院2015年启动了数字孪生体研制工作,通过学习借鉴全球优秀的开源项目,目前已形成了IOT 3000开源数字孪生体项目,被不少行业企业借鉴和使用。

不仅如此,一些商业企业也采用开源方式推出解决方案,例如,mago3D公司利用已有的开源项目集成提供数字孪生体平台方案,不少企业使用通用电气的Predix平台开发时,在开源代码托管平台GitHub上分享了其源代码,Eclipse开源基金会托管的Ditto就定位于数字孪生体和物联网开源项目,目前正处于孵化阶段。

在谈及数字孪生体标准的时候,曾经提及韩国对此非常感兴趣。事实上,不仅是韩国政府相关部门感兴趣,其创业企业也对数字孪生体坚信不疑,mago3D就是其中的代表。韩国mago3D公司是一家基于开源项目Cesium提供数字孪生城市解决方案的公司,它瞄准建筑、工程和施工(AEC,Architecture,Engineering, Construction)与3D地图的融

合应用,声称可以提供开源数字孪生体平台服务。

与国内数字孪生城市建设不用考虑成本不同,韩国建设数字孪生城市非常敏感,

如果有可以降低成本的方式,更容易受到政府欢迎。正是因为这个原因,mago3D瞄准这个需求,公开提出要建设开源数字孪生城市。从这一点来看,mago3D和数字孪生城市实验室的目标是一致的。


事实上,国内不管是大型企业还是互联网巨头,它们无一例外大量采用了开源项目,但为了获益目的,都用花哨的概念包装成城市大脑等概念,对使用过的开源项目只字不提。它们希望借用消费互联网发展的思路,利用中国庞大的用户基数,采取资本驱动的方式,获得市场的垄断地位。


它们只能在政府采购中占据优势,在市场化程度非常高的制造业,目前还没有看到任何互联网巨头取得明显的成就。虽然通用电气最近几年在经营上遇到了困难,但它在数字孪生体上的投入和创新有目共睹,特别是为了推进Predix平台的应用,通用电气数字公司最大限度地采用了开源项目的方式,在2015年参与美国国防部建设数字制造和设计创新中心的时候就提供了数字制造共性开源项目。

为了解决成本不断升高和系统之间互操作性不足的问题,美国国防部下达过相关任务

。2016年8月8日,管理和预算办公室(OMB,Office of Management and Budget)发布了M-16-212备忘录,对于联邦机构通过使用开源软件代码来改善其采购、构建和交付软件解决方案的方式,提出了规定和要求。该备忘录要求各机构实施开源软件试点计划,并制定其他相关要求以配合实施。


2017年12月12日颁布的《2018财政年度国防授权法》规定,国防部长应该在180天内(即2018年6月10日之前)启动OMB备忘录制定的开源软件试点计划。此外,该法案还要求国防部在60天内(即到2018年2月10日)向国会报告其计划细节。该计划报告的内容应包括:确定候选的软件程序及其选择标准、定义知识产权和许可协议问题,以及

由国防部长确定的其他任何事项。


作为国防供应商,通用电气不管有什么意见,都必须遵循相关要求。事实上,通用电气一直是开源软件的积极支持者,国内大量工业互联网平台采用了Cloud Foundry开源软件,该软件由Pivotal公司提供,通用电气在它成立之初就做了投资。2013年4月,软件巨头EMC、VMWare整合旗下的大数据、云计算资源成立了Pivotal公司,EMC、VMWare和通用电气共同出资10亿美元。


在第四次工业革命到来之际,全球工业化程度已经较为深入,要在新时代获得竞争优势,任何国家、产业或企业都必须关注标准带来的挑战和机遇,如果还是沉迷于过去的标准研制方法,将无法达成预定的平台生态建设目标。只有采取更加开放的基于开源的标准研制方法,才是数字孪生体时代的生存之道。


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