Eclipse Ditto 1.0:фреймворк для разработчиков цифровых двойников

Томас Джекле

Томас Якле - разработчик программного обеспечения и работает с Bosch с 2010 года. С 2015 года он занимает должность ведущего разработчика программного обеспечения облачной службы Bosch IoT Things, а с 2017 года является коммиттером и руководителем проекта в проекте Eclipse Ditto. Он увлечен созданием программного обеспечения; непрерывное обучение движет его мотивацией. Томас имеет степень бакалавра компьютерных наук и степень магистра архитектуры приложений в Hochschule Furtwangen University в Германии.

Цифровой двойник - это цифровое представление объекта или системы реального мира. Он реализует модель данных и процессы, которые представляют физический объект, чтобы упростить взаимодействие с физическим объектом в цифровом мире. Например, ветряная мельница может иметь представление цифрового двойника, которое используется для управления ветряной мельницей и прогнозирования графиков технического обслуживания. Gartner Group прогнозирует, что две трети компаний, внедривших IoT, развернут в производство цифровых двойников.

Ключевым движущим фактором для цифровых двойников является снижение сложности развертывания Интернета вещей. Последовательное цифровое представление физического актива упрощает разработку таких услуг, как анализ данных, моделирование, дополненная реальность, обслуживание продукта и т. Д.

Когда мы впервые начали проект Eclipse Ditto, нашей целью было упростить создание цифровых двойников. Мы хотели создать структуру, обеспечивающую согласованный формат взаимодействия, который позволил бы экспертам в данной области разрабатывать цифровых двойников. Мы думали, что если мы разработаем гибкую структуру, которая будет обрабатывать базовое взаимодействие данных между физическим и виртуальным миром, это позволит разработчикам цифровых двойников сосредоточиться на области цифровых двойников.

Eclipse Ditto:платформа для построения моста между устройствами и их цифровыми двойниками.

После изучения множества требований, написания кода, тестирования и участия сообщества мы рады представить версию 1.0 проекта Eclipse Ditto. Мы действительно рассматриваем Ditto как предложение «устройство как услуга» для разработчиков цифровых двойников.

Eclipse Ditto - Устройство как услуга

То же самое предназначено для разработчиков цифровых двойников, которым требуется единое представление на различных устройствах. В основе Ditto лежит модель данных, называемая «вещью», которая обеспечивает представление физического устройства. Ditto Thing доступен через API, который позволяет экспертам в области цифровых двойников взаимодействовать с устройством. Этот API по сути создает устройство как услугу для взаимодействия с цифровым двойником. Сервисы Ditto поддерживают взаимодействие с моделью данных с помощью следующих функций:

• Сохранение и уведомление об изменениях информации об устройстве
• Поиск по разным объектам Ditto
• Преобразование полезной нагрузки
• Политики авторизации для ограничения доступа к определенным частям Ditto Things
• Живой канал, устанавливающий прямое взаимодействие с подключенными устройствами.

Постоянство устройства и уведомления

Eclipse Ditto сохранит самые последние значения устройства в базе данных. Это позволяет цифровым двойникам запрашивать последнее сообщенное значение устройства. Цифровой двойник также может установить, что его нужно уведомлять при изменении значения. В зависимости от изменения устройства также могут быть уведомлены, если приложение хочет что-то изменить на устройстве.

Поиск

Eclipse Ditto предоставляет расширенные возможности поиска на большом количестве устройств. Поисковые запросы могут включать в себя создание списка всех текущих близнецов или поиск близнецов выше определенного порога данных, например. устройства с температурой более 20 градусов. Поддерживается поиск по отчетным данным. Также поддерживается поиск для запроса метаинформации устройства, например. перечислить все близнецы, которые представляют датчики температуры.

Например, поисковые сервисы Ditto могут использоваться приложением, которое хочет создать информационную панель для отображения данных о парке устройств в реальном времени.

Преобразование полезной нагрузки

Eclipse Ditto не зависит от устройства и предметной области. Он может поддерживать существующие устройства, которые уже развернуты, и новые устройства. Эти разные устройства форматируют и передают данные часто по-разному. Таким образом, Ditto позволяет отображать данные различных устройств в единую облегченную модель JSON. Это позволяет Eclipse Ditto предоставлять согласованный интерфейс для разнородного набора устройств.

Авторизация

То же самое может ограничить доступ к API на основе предопределенных политик авторизации. Сервисы авторизации Ditto защищают конфиденциальность и целостность данных устройства. Только предопределенные авторизованные клиенты получают доступ для чтения / записи к отдельным элементам Ditto Thing. Клиенты проходят аутентификацию в Ditto с использованием стандартов OAuth 2.0 и OpenID Connect.

То же самое как часть платформы Интернета вещей

Сервисы Eclipse Ditto обычно развертываются с помощью некоторого типа платформы IoT. Ditto работает в облаке и полагается на подключение к устройствам с помощью различных типов служб подключения, таких как Eclipse Hono, брокер MQTT, MS Azure IoT и т. Д.

Прямой канал

В дополнение к постоянному режиму Ditto имеет «живой» канал, который позволяет приложению напрямую связываться с устройством. Используя живой канал, Ditto действует как маршрутизатор, пересылающий запросы через уровень подключения устройства к фактическим устройствам. Этот канал также можно использовать для вызова операций (например, «включить свет сейчас») на устройстве и приема ответа от устройства. Канал Ditto Live действительно проверяет политики авторизации для устройства, чтобы гарантировать, что только авторизованные клиенты имеют доступ к информации об устройстве.

Eclipse Ditto не интегрирует устройства напрямую. Его основное внимание уделяется предоставлению API-интерфейсов для веб-приложений, мобильных приложений и других серверных служб.

То же 1.0:готово к производству

Как я уже упоминал, теперь доступна версия 1.0 Ditto. Это серьезное достижение для нашего проекта. В сообществе Eclipse Foundation выпуск 1.0 означает несколько вещей:1) наши API-интерфейсы стабильны, 2) кодовая база сформирована, 3) мы будем применять семантическое управление версиями для будущих выпусков, 4) и все наши проблемы с IP устранены от Eclipse Foundation.

Мы также проделали огромную работу по горизонтальной масштабируемости Ditto 1.0. Работая в кластерной среде, Ditto теперь может масштабироваться для поддержки миллионов вещей (близнецов). На данный момент Ditto готов к производственному использованию.

То же сообщество и экосистема

Мы хотим, чтобы Ditto стал отраслевым стандартом для создания цифровых двойников. По этой причине Ditto является проектом с открытым исходным кодом в рамках рабочей группы Eclipse IoT в Eclipse Foundation. Мы считаем, что сообщество с открытым исходным кодом - лучший способ создать сообщество, не зависящее от поставщиков.

Ditto уже создает здоровое сообщество последователей. Моя компания, Bosch.IO (ранее Bosch Software Innovations), предлагает Ditto в качестве услуги в Bosch IoT Suite. Такие компании, как Aloxy, Othermo и Kiwigrid, внедряют Ditto как часть своих платформ IoT. Например, Aloxy - это стартап промышленного Интернета вещей, который специализируется на мониторинге промышленных ценностей. Они используют Eclipse Ditto для создания общего API, который их клиенты могут использовать для запроса, составления отчетов и взаимодействия со значениями Aloxy.

Присоединяйтесь к нам

Eclipse Ditto - это работа сообщества, и я хотел бы пригласить всех принять в ней участие. Существует песочница Ditto и репозиторий примеров для разработчиков, которые хотят начать изучать Ditto. Наш проект размещен на github, поэтому PR и вопросы приветствуются. Если вы все же начнете использовать Ditto в своем решении, сообщите нам об этом. Мы действительно хотим создать сообщество цифровых двойников вокруг Ditto.