10、工业信息物理系统的数字化、控制与网络安全

工业信息物理系统的数字化、控制与网络安全

1. 工业信息物理系统的资源利用与虚拟化方案

在工业信息物理系统（ICPS）中，资源的高效利用是关键。有一种方式虽然能有效消耗资源，但作为基础设施即服务（IaaS）系统，服务供应需要时间，这会导致生产执行延迟。而使用容器的解决方案则更加灵活，它能提供弹性服务，且比虚拟机扩展得更快。容器的大小比虚拟机小很多，供应过程也快得多。这种解决方案由于服务供应速度快，可用于高度动态的工业控制环境，但代价是虚拟机默认分配的一组资源。

最佳方案是结合使用虚拟机和容器。在生产开始前，将虚拟机部署在云端，而服务则在虚拟机上运行的容器中执行。在这种情况下，作为IaaS云服务访问的虚拟机将为提供服务的静态部分奠定基础，而比虚拟机部署速度快得多的容器将涵盖动态服务。从安全角度来看，在虚拟机内使用容器也是合适的，尽管与直接在服务器上安装的操作系统上运行容器相比，在虚拟机中运行容器会导致性能略有下降。在需要两种云服务（使用虚拟机提供的重载服务和使用容器提供的动态轻载服务）的复杂环境中，虚拟机将与容器结合使用。

2. 虚拟化对未来工业的影响

未来的工业系统将被构想为信息物理系统（CPS），它使用强耦合的虚拟实体（软件代理、子整体或数字孪生），这些实体代表（或嵌入）物理组件，通过包括互联网在内的多个网络进行感知、驱动、处理、控制、计算和通信，以实现高效、安全地制造产品和提供服务的全球目标。工业CPS的驱动因素包括资源、产品和系统虚拟化，以及通过云服务对工作负载进行虚拟化的IT系统中的智能分布。

制造执行系统（MES）的虚拟化可以降低运营成本，提高生产系统的灵活性、敏捷性、可重构性和可维护性。工厂数据流和全局MES功能被映射到云端