工業技術研究院

技術簡介

ITRI IoT PaaS平台設計的主要目標在於提供產業領域對蒐集來自機器或設備感測器大數據資料的處理與分析服務。許多產業領域中，機器或設備所依附的感測器會不間斷且高頻率的產生資料，這些大量資料需要空間與時間進行儲存與處理，由於量的關係，其效率與效能成為研發服務平台主要探討議題，且大量資料在輸入分析模型的前處理，對於探索智能產線提昇效能的因素，具有絕對的影響力，這是形成工業4.0的基礎概念。對於大數據資料的處理與分析，是本平台設計所挑戰議題，藉由Mesos與Spark分散式架構的整合，提出有效解決方案。

Abstract

ITRI IoT PaaS aims to provide a service for big data preprocessing and analysis collected from machines/sensors. In main domains, massive data is collected from sensors which are associated with different machines or facilities. The data require to be stored and processed efficiently and effectively according to the big data characteristic. Volume of the data leads to main issues of effectiveness and efficiency to be explored in this paper. The main goal is to feed the data into analytic models for finding improvement factors from current management process which is also the main concept of Industry 4.0. The challenges of this paper are to deal with the manipulation and analysis of big data. The ITRI IoT PaaS is proposed to provide the services as a solution for the challenges based on the integration of distributed computing architecture of Mesos and Spark.

技術規格

完整IoT PaaS系統，平台服務包含高效能儲存、大數據分析、營運支援、自動化測試、軟體定義製造流程與資安防禦等服務，各服務介面定義如下: 高效能儲存服務:  支援管理性結構化資料庫，可透過註冊模組登錄單位/部門與機器設備/感測器基本資料於MySQL資料庫，並設定相關參數。  支援數據資料收集儲存，可透過資料收集模組建立與數據資料庫(postgres)連線，進行感測器數據資料上傳與查詢。 大數據分析服務:  支援spark/mesos 分散式叢集運算介面，提供專家進行數據資料分析。  提供  提供Analytic App Upload/Execute/Result API介面，使其可與雲端分散式運算平台進行數據資料分析程式上傳/執行/取得結果工作的建立。  支援以互動式web-based 介面進行數據資料分析工作參數輸入，簡易介面協助分析專家執行與取得分析結果。 營運支援服務:  提供整合式Web管理介面(包含系統管理、內容管理、計費模式與消費紀錄管理、系統狀態檢視、使用者帳號管理等管理介面)  支援多語系介面(future)  支援使用者身分認證(future)  客戶端機器設備管理  提供Web based介面的機台資料檢視器工具，呈現機台數據資料之圖表,並以趨勢圖檢視數據，可即時捕捉Sensor值的變化。  支援客戶端圖表函式庫  Javascript based library  簡化取值及繪圖的複雜度, 開發者用很少程式碼即呈現一張資料圖表  包含函式庫源碼及範例程式  提供Web based介面的報表產生器工具  提供報表樣板, 開發者可迅速與數分鐘內產出一份圖表頁面  不需撰寫程式碼即達到資料之可視介面  提供監看程序產生之數據 與service狀態(目前是on/off)，技術上藉由撰寫hyperic plugin 透過hyperic來達成。  支援PaaS平台認證模式一致化的ACL模組  提供平台運行事件收集與根源分析模組(以OpenStack Vitrage Project為基礎)  提供系統日誌分析模組(以single/multi thread & single instance SaaS program為服務目標對象) 自動化測試服務:  支援單結點/多結點物聯應用之運算空間配置、套件安裝與網路設定  支援部署資訊之管理與發佈  提供程式部署錯誤訊息捕捉  支援以容器為單位之輕量級部署方法  支援高容量負載測試技術  提供單機/多機協同、物聯網應用網頁介面（Web UI）負載測試  提供網頁自動化測試執行捕捉與分析技術與捕捉網頁自動化測試之執行畫面  提供智慧裝置用戶端自動化測試技術與模擬執行環境  支援智慧裝置用戶端自動化測試執行  提供物聯網應用效能量測與分析技術  提供系統整體效能、效能瓶頸分析 軟體定義製造流程服務:  支援IoT機台註冊(Registeration)認證(Authorization/Authentication)與雲端資源綁源綁定(binding)功能模組  提供web-based介面雲端資源使用狀態監測管理、即時雲端警示與Email、SMS機台警示通知機制功能  支援OPC-UA通訊標準，與遠端IoT機台傳輸通訊介接  支援TR069 機台管理與通訊傳輸介接  支援遠端產線(跨機台)參數設定、機台處理軟體版本更新與產線與機台最佳化參數、機台通訊傳輸方式設定與處理軟體儲存庫功能  提供分散式(叢集式)軟體定義生產製造管理  提供web-based介面軟體定義製造流程描述語言與執行引擎 資安防禦服務:  提供虛擬化之伺服器平台白名單防護技術，基於KVM/QEMU虛擬機核心技術，警示不在白名單中的執行軟體，並通報管理者。  提供伺服器終端白名單執行攔截防護管理(Web-based)平台，阻擋不在白名單資料庫中的程式執行，並提供紀錄Log檔 。  提供遠端集中管理白名單資料庫內，讓管理者能手動更新或新增白名單資料庫內容。  提供數個安全檢查步驟來更新應用程式進行更新時，白名單系統資料庫的同步更新，包括防毒軟體掃描與沙箱（Sandbox）執行紀錄，決策待更新的應用程式是否進入白名單。 客戶端支援:  支援Windows/Linux作業系統  支援使用者/企業身分認證  支援客戶端與平台通訊API 使用sample code  支援SaaS 開發工具包

Technical Specification

Platform as a Service, http RESTful API, URI syntax, spark + mesos distributed cluster computing, Gluster distributed file system, in-memory data analysis, Lightweight Flask based on Werkzeug, Industrial4.0, white list, KVM/QEMU hypervisor

技術特色

此平台技術已實際進行測試，平台特色包含系統功能完整性，系統運算與儲存叢集擴充性高，建置速度快；使用最新分散式運算與儲存技術，讓平台服務更順暢；提供安全可靠的http傳輸內容加密保護管理；服務模組化設計，易於提供客製化整合；滿足不同階層企業客戶資源服務需求，達到平台使用最經濟實惠效能。

應用範圍

工具機業、製造業、航太業、半導體業、電力、綠能、電信、汽車電子、機電等與需要導入生產力/工業4.0服務與應用的產業。

接受技術者具備基礎建議（設備）

租賃或自建IaaS (Infrastructure as a service)

接受技術者具備基礎建議（專業）

熟悉Linux/Windows應用程式開發環境

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