经过几十年的发展，如今工业自动化系统已经应用在多个工业领域。而随着科学技术的进步，企业对自动化系统的要求也在提升，从而导致了工业软件智能化水平的逐步提高。

2013年，为了提高工业的竞争力，德国政府提出了“工业4.0”计划。该计划又被称为“第四次工业革命”：工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。

在智能化时代，基于海量数据采集、汇聚、分析构建服务体系，构建支撑制造业的高效配置平台，成为了提升工业生产力的主要技术路径。因此，互联网平台的搭建极为重要，三大要素：数据采集（边缘层）、工业PaaS（平台层）以及工业SaaS（应用层）

其中，工业PaaS承载整个工业体系最核心的功能，起到了“承上启下”的作用。往上一层，它承载了数据、应用；往下一层，它承载了算力、基础设施。

因此，工业PaaS层即是微服务架构的可扩展操作系统：在通用PaaS架构上进行二次开发，构建基于微服务架构的工业PaaS平台。

通过累积不同行业、不同工业场景的技术、知识、经验等资源，实现封装、固化和复用，从而供各类开发者快速定制各类App应用，降低应用程序开发门槛和开发成本，提高开发、测试、部署效率，开放、可扩展的工业操作系统何为？

底层技术也是前沿技术
作为提升生产力的有效技术手段，PaaS产业未来发展前景广阔。据统计，2021年全球PaaS市场规模达530亿美元，同比去年增长21.8%，连续四年稳步增长，2022年全球PaaS市场规模预期更是高达636亿美元。从长期预测来看，到2025年，PaaS产业将突破1000亿美元，年均复合增长率高达20%。

其中，工业PaaS被誉为“工业互联网发展的发动机和操作系统”，已成为工业互联网平台发展的关键突破口，甚至将成为企业争夺工业互联网规则制定权和生态话语权的关键。

美国北德克萨斯大学（UNT）教授Sameehan S. Joshi认为，工业PaaS作为云平台的一种，其价值在于为工业生产力的提升、产品分配、消费以及定价提供解决方案。该平台的壮大则是通过物联网的云技术，为客户提供“按需求”开发功能与应用程序的能力。

以美国为首的西方国家市占率优势明显：2021年，美国PaaS市场的规模达到了547.2亿美元，占全球PaaS市场规模的68.7%；欧洲、中国、日本PaaS市场规模分别为83.6亿美元、34.1亿美元、15.1亿美元，分别占全球市场规模的10.5%、4.3%、1.9%。

因此，基于市场规模优势，美国GE的Predix平台、西门子的MindSphere平台、PTC的ThingWorx平台等一众工业PaaS稳占工业背景下物联网供应商第一梯队。由此可见，作为以技术为主导的产业，在可预见的未来，西方世界依旧是工业PaaS技术发展的风向标。

对此，国家工业信息安全发展研究中心认为，在PaaS产业领域，美国的底层技术具有绝对优势，全球各国工业互联网平台PaaS核心架构几乎均采用美国的Cloud Foundry和Docker等开源技术。此外，美国与德国为主的西方国家具备将核心经验知识固化封装为模块化的微服务组件和工具开发能力，这也是我国工业PaaS产业所缺乏的能力。

对此，美国技术网站TechTarget高级编辑Stephen J. Bigelow表示，如果我们对IT技术进行深入研究，就会意识到美国的容器技术（Docker）在工业PaaS中都扮演着至关重要的角色。该技术能够使用户在PaaS系统当中快速建立、测试和部署应用程序。

具体来说，Docker可以帮助开发人员快速构建轻量级和可移植的软件容器，从而简化应用程序开发、测试和部署等诸多环节。因此，以Docker容器技术为主导的底层技术革新依旧是工业PaaS的技术前沿。这也是Docker经常被认为是现代PaaS的核心构建模块，甚至是推动者的主要原因。

眼下，容器技术已经成为一种被产业界广泛认可的服务器资源共享方式，容器技术可以在“按需构建操作系统实例”的过程当中为系统管理员提供极大的灵活性。

美国开源软件公司Rancher Labs大中华区研发总监江鹏也曾公开表示，选择新兴的Docker容器技术作为工业底层技术栈是极佳的选择。因为以Docker为主的容器技术和 Kubernetes 为主的容器编排工具正逐渐成熟，使越来越多的工具通过容器封装、分发和运行。因此，容器化不可谓不是边缘计算、搭建工业互联网PaaS平台的新方向 。

而基于容器技术与PaaS平台的结合愈发紧密，在未来，容器技术（containers），云技术（cloud）与 PaaS三者之间的技术壁垒将逐渐模糊，其原因在于当前的工业PaaS通常是通过云技术或作为公共云来构建。而容器也可以为现代应用程序组件提供快速和动态的部署机制。因此，Stephen J. Bigelow也认为，公有云将容器技术规范化后，将作为一种服务提供给消费者，即云中Kubernetes（Kubernetes in the cloud.）

数字孪生将是工业PaaS的未来
中国科技大学信息科学技术学院曾发文表示，在2015年后，PaaS技术的底层构建能有效地为企业提供技术服务。其中，“SaaS锚定的PaaS”(SaaS Environment Anchored PaaS)成为最受客户欢迎的服务方式之一。此类PaaS云供应商将SaaS作为核心服务业务。为了发展其业务能力和品牌，PaaS供应商开发了一个生态系统，允许独立软件开发人员在云平台上提供应用程序。

这也意味PaaS云服务为开发人员提供了极大的自由度和生产力。开发者不需要担心定义可扩展需求，也不需要使用XML来概述系统部署的规范。所有的设施都由负责管理这些服务的PaaS提供商提供。

2021年，德国德累斯顿工业大学教授Frederik Wulf通过研究表示，PaaS系统在工业领域应用价值正逐渐加大。在其研究内容中，所接触的企业对PaaS系统的应用有着一共同点：“如果我们（企业）自身要想快速发展，使用PaaS系统是唯一出路，否则即便我们在IaaS平台搭建所需系统，也难以保证企业持续发展。”

PaaS系统之所以成为企业眼中的“香饽饽”，其一大原因来自基于“数字孪生”技术构建的数字模型。数字孪生(Digital Twin)是指可用于各种物理资产的计算机化“伴侣”，借助安装在物理对象上的传感器数据来映射产品实时状态、工作条件或位置。
因此，复杂的预测和智能维护系统平台可以利用数字孪生技术寻找工业生产中存在的瑕疵，从嵌入物理对象中的传感器获取数据，建立运行的数字模型，在损坏或故障发生以前就加以修复，大大减少因停机所造成的损失，有效降低工业生产中的损耗率。

不久前，微软官方曾表示，该公司旗下Azure数字孪生（Azure Digital Twins）服务系统在赋能PaaS后，最大价值便在于用户可以“拿来即用”，使得企业有更多时间专注于业务创新上。此外，通过“PaaS化”的交付方式，用户在提升效率的同时也能实现整体TCO（总所有成本）成本的降低；为开发者提供建模语言和数字孪生图谱等服务，让用户能够“所建即所得”。

因此，数字模型作为PaaS服务于工业领域的核心要素，未来也将成为软件技术的重点突破点。而数字孪生的未来发展趋势也将更为明确。

通用电气全球研究中心软件研究Dr. Colin J. Parris就曾表示，在工业场景中，眼下通用电气可以使用Digital Twins技术来标记企业生产中存在的潜在危机，同时还能够侦测在生产过程中存在的异常情况。此外，数字孪生框架还有能力为PaaS系统构建和部署数字服务应用提供技术支撑，进而在工业场景中创造更大经济价值。

而对于未来工业PaaS的发展，随着人工智能、元宇宙技术的进一步发展。在未来，数字孪生框架将进一步结合人工智能技术，加入“自动建议”的技术模块，增强软件交互性，进而能够与程序开发人员就解决工业生产中存在的问题进行探讨。

对此，Colin J. Parris认为，工业互联网平台完全自动化是主要发展趋势。与人工智能相互交谈、推理和决策的技术理念将对未来工业系统的运行和管理产生巨大变革，而这种变革将导致在不久的将来，在全球范围内引发更为彻底的互联网变革。

转载36Kr https://36kr.com/p/2102011098349957