2024年8月8日发(作者：)

互联网经济

Internet economy

工业互联网APP的开发研究

蔡伯峰

（泰州职业技术学院　225300）

摘　要：作为工业互联网关键支撑和重要基石的工业互联网

APP，未来将会对工业发展产生深层次的影响，针对工业互联

网APP的开发，文章从开发时涉及到的开发路线与架构模式、

关键技术、微服务架构和开发平台等几个方面进行了探讨与研

究，研究结果对开发人员从事工业互联网APP的开发具有一定

的指导意义。

关键词：工业互联网APP；开发技术；微服务架构；开发平台

当前，以数字化、网络化、智能化为主要特征的第四次工业

革命已经蓬勃兴起，这与我国加快转变经济发展方式形成了历

史性交汇，工业互联网作为第四次工业革命的重要基石，正加

快推动工业经济的全要素、全价值链、全产业链的全面链接，构

建全新工业制造和服务体系，改造提升传统产业，培植新兴动

能，促进经济高质量发展。而工业互联网APP作为工业知识、技

术与软件融合的产物，已日益成为工业互联网的关键支撑和重

要基石。但工业互联网APP的开发面临着工业大数据处理复杂

异构、低质多噪、高通量、现有数据密集模

型难以融合行业机理等）、工控网络性能与安全（云环境下的隐

私难以保障、系统易受到攻击，网络实时要求高、网络服务质量

难以保证）、工业互联网软件需求（设计复杂、开发周期长、质量

难以保证、维护成本高）等诸多挑战。本文重点针对工业互联网

APP开发时涉及到的开发路线、关键技术要点和开发平台等进

行了一定的探讨与研究。

1、工业互联网APP概述

工业互联网平台是一个面向制造业数字化、网络化、智能

化的需求，向下接入海量设备自身承载工业知识与微服务、向

上支撑工业APP开发部署的工业操作系统，它是工业全要素、

全产业链、全价值链全面连接和工业资源配置的中心，也是支

撑制造资源泛在连接、弹性供给和高效配置的载体，是推动制

造业质量变革、效率变革和动力变革的关键抓手。而工业互联

网APP是依托工业技术知识与最佳实践，面向特定的工业场景，

以解决特定的工业问题的应用程序，是工业软件发展的一种新

形态。它是为了解决特定问题、满足特定需要，而将实践证明可

行、可信的工业技术知识，依托社会化的生态资源，基于统一标

准，将这些工业技术与知识封装固化后所形成的一种可广泛重

用的工业应用程序。工业互联网APP基于工业互联网平台和传

统工业软件的发展，可由工业大数据驱动，调用大数据与机器

学习微服务或能力，来代替人工积累经验，并自动发现知识，实

现自诊断、预测与优化、决策与支持；它可采用微服务架构实现

灵活的构建，即采用微服务技术并通过工业互联网平台实现网

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络化的调用，形成一种可重复使用的微服务组件，推动工业技

术、经验、知识和最佳实践的模型化、软件化与再封装。它应具

有完整性、技术载体、小轻灵组件化可重用、结构化形式化、轻

代码化、平台化可移植等诸多特征。

2、工业互联网APP的开发

2.1工业互联网APP特征

工业互联网APP是一种可运行（提供服务）的工业技术知识

载体，它具有如下特征。

（1）完整性。每个工业互联网APP可完整地表达一个或多个

特定的功能，解决特定的具体工业问题。

（2）技术载体。工业互联网APP封装了特定工业问题的流

程、逻辑、数据与数据流、经验、算法、知识等技术。

（3）小轻灵、组件化、可重用。每个工业互联网APP之间可通

过一定的逻辑交互组合，以解决更复杂的问题或重复应用的不

同场景。

（4）结构化形式化。工业互联网APP是流程与方法、数据与

信息、经验与知识的结构化整理与显性表达，用图形化方式表

示关系，具有图形化的人机界面。

（5）轻代码化。工业互联网APP的开发主体是技术人员与开

发人员，轻代码化可便于快速、简单、方便地将技术知识进行沉

淀。

（6）平台化可移植（趋势特征）。工业互联网APP在工业互联

网平台运行，但不依赖特定环境。

2.2开发路线与架构模式

工业互联网APP包括电脑版和手机版，但无论哪个版本，作

为设计软件，其开发路线都应遵循一般软件的开发流程，即需

求分析→可行性分析→方案设计→技术选型→开发封装→测

试验证→应用改进，并形成一个闭环。其架构模式一般采用MVC

模式，编程语言可采用Java、Python、PHP、C#，数据库可采用

MySQL、Server、Access等。

2.3关键技术

工业互联网APP作为一种行业性很强的工业APP，应该具有

松耦合、易开发、易部署、易扩展的特点，其开发涉及到的关键

技术通常包括如下四点。

（1）工业APP建模。工业或科学知识通过技术流程有序地组

成完整的工业技术。开发工业APP过程中需要面向技术流程进

行建模，从而形成流程建模。流程建模需要不同技术方法间的

数据串行与并行，需要不同技术流程以实现连续驱动或断电驱

动。

（2）工业APP数据管理。工业APP开发平台需要对技术数据

（工业场景数据多源、

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图1 工业互联网APP的微服务架构示意图

进行统一的管理，并可被流程与方法模板所调用。首先需要建

立基础数据库，其次需要对数据进行建模，并进一步组织数据

模型之间的关系，最后需要对流程模板与技术模板所产生的数

据按需进行统一管理。

（3）工业技术封装。技术方法是技术流程串接的基本单元，

可细分到各类技术规则、基础科学领域，工程上常表现为其他

工业APP，软件化方法将细分后的方法或相关软件进行封装，形

成新的工业APP。

（4）技术对象集成。技术对象集成采用适配器方式来完成，

适配器具有两个方向的接口：一个是面向技术对象，基于个性

化数据交换规范实现集成，另一个是面向平台，采用规范性数

据模型进行表达与通信。

2.4工业互联网APP的微服务架构

由于微服务架构有着可扩展性强、灵活性高的优点，为便

于工业APP的开发，一般开发之前需要构建微服务组件库，再通

过微服务组件库构建工业APP。

2.5工业互联网APP的开发平台

工业互联网APP开发平台是面向工业领域开发工程师使用

的软件开发平台，它应提供丰富的通用工业软件和硬件接口，

能适用于表达工业技术特征的功能，并具有便捷的操作方式。

开发平台通常包括如下几个模块。

（1）工业APP建模环境模块。工业APP建模环境是开发平台

的核心模块，它负责流程和数据建模。建模环境常通过图形化

封装界面以拖、拉、拽等方式，方便工程师按照工业场景内各要

素的相互关联，对其进行工业技术转化，以形成应用软件的程

序逻辑和数据对象。

（2）工业APP模板库模块。工业APP模板库是为了减轻重复

开发的支撑模块而建立的，模板库一般包括开发过程中的常用

工程中间件、带有一定共性的工业APP半成品，以及大量的开源

工业APP等模板。这些模板一般已具有一些基础或通用的工业

技术、共性流程和数据模型。

（3）技术对象资源库模块。技术对象资源库是连接各种工

业软件和硬件资源的关键技术。工业APP通常基于适配器与外

部技术对象进行数据交互，所以在资源库中一般管理有不同技

术的适配器，资源库需要准确管理技术对象和适配额间的匹配

关系。

（4）工业APP测试环境模块。工业APP测试环境是一个开展

快速调试的质量控制模块。测试环境需要与建模环境进行深度

的集成，以便在开发过程中，及时针对内部流程、数据模型、外

部接口和使用交互等各项内容进行全方位的测试，全面提醒软

件缺陷位置，并在一定范围内提供修改建议。

3、结语

工业互联网APP的开发方兴未艾，需要开发人员系统地研

究相关的开发技术、开发平台等内容，本文提供的研究对开发

人员从事工业APP开发具有一定的指导价值。尽管传统架构的

工业软件会不断解构和重构，逐渐转化成工业APP，但工业技

术软件化是一项非常艰苦、细致的工作，需要漫长的发展历程。

当前，随着信息技术的快速发展，大数据、人工智能、云计算和

区块链等技术必将极大促进工业显性化、模型化和软件化，从

而形成分布在各行各业的工业APP，未来信息技术的进步也将

进一步加快工业APP的发展步伐，而工业APP的形成与规模化应

用，又会反过来促进工业的快速发展。

【基金项目】：江苏省在线开放课程建设项目《网页设计与

制作》（苏教高函[2019]23号），主持人：蔡伯峰；泰州职业技术

学院2020年职业教育研究重点课题（编号：ZY202004），主持人：

蔡伯峰。

【参考文献】

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