Eclipse Idem 1.0 :Un framework pour les constructeurs de jumeaux numériques

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle est un développeur de logiciels et travaille avec Bosch depuis 2010. Depuis 2015, il occupe le poste de développeur de logiciels en chef du service cloud Bosch IoT Things et depuis 2017, il est commissaire et chef de projet du projet Eclipse Ditto. Il est passionné par l'artisanat du logiciel; l'apprentissage continu est le moteur de sa motivation. Thomas est titulaire d'une licence en informatique et d'une maîtrise en architecture d'applications, tous deux de l'université Hochschule Furtwangen en Allemagne.

Un jumeau numérique est la représentation numérique d'une entité ou d'un système du monde réel. Il met en œuvre le modèle de données et les processus qui représentent un objet physique pour faciliter l'interaction avec l'objet physique dans le monde numérique. Par exemple, une éolienne peut avoir une représentation numérique jumelle qui est utilisée pour contrôler l'éolienne et prévoir les calendriers de maintenance. Le groupe Gartner a prédit que les deux tiers des entreprises ayant mis en œuvre l'IoT auront déployé un jumeau numérique en production.

Un facteur clé pour les jumeaux numériques est de réduire la complexité des déploiements IoT. Une représentation numérique cohérente de l'actif physique facilite le développement de services tels que l'analyse de données, la simulation, la réalité augmentée, la maintenance des produits, etc.

Lorsque nous avons lancé le projet Eclipse Ditto, notre objectif était de faciliter la création de jumeaux numériques. Nous voulions créer un cadre pour fournir un format interopérable cohérent qui permettrait aux jumeaux numériques d'être développés par des experts en la matière. Notre réflexion était que si nous développions un cadre flexible qui gérait l'interaction de données de base entre le monde physique et virtuel, cela permettrait aux constructeurs de jumeaux numériques de se concentrer sur le domaine des jumeaux numériques.

Eclipse Idem :un cadre pour construire le pont entre les appareils et leurs jumeaux numériques.

Après de nombreuses découvertes d'exigences, codage, tests et contributions de la communauté, nous sommes ravis de présenter la version 1.0 du projet Eclipse Ditto. Nous voyons vraiment Ditto comme offrant un appareil en tant que service pour les constructeurs de jumeaux numériques.

Eclipse Idem – Appareil en tant que service

Idem pour les constructeurs de jumeaux numériques qui ont besoin d'une vue cohérente sur une variété d'appareils. Au cœur de Ditto se trouve un modèle de données, appelé « chose », qui fournit la représentation de l'appareil physique. The Ditto Thing est accessible via une API qui permet aux experts du domaine des jumeaux numériques d'interagir avec l'appareil. Cette API crée essentiellement un appareil en tant que service pour l'interaction avec un jumeau numérique. Les services Idem prennent en charge l'interaction avec le modèle de données via les fonctionnalités suivantes :

• Persistance et notification des modifications apportées aux informations sur l'appareil
• Rechercher parmi différentes choses Idem
• Transformation de la charge utile
• Politiques d'autorisation pour restreindre l'accès à certaines parties d'un Idem
• Chaîne en direct établissant une interaction directe avec les appareils connectés

Persistance et notifications de l'appareil

Eclipse Ditto enregistrera les valeurs les plus récentes d'un appareil dans une base de données. Cela permet aux jumeaux numériques d'interroger la dernière valeur signalée d'un appareil. Un jumeau numérique peut également établir qu'il doit être notifié lorsque la valeur change. Sur la base d'un changement, les appareils peuvent également être avertis si une application souhaite modifier quelque chose dans l'appareil.

Rechercher

Eclipse Ditto offre des capacités de recherche étendues sur un grand nombre d'appareils. Les requêtes de recherche peuvent inclure la génération d'une liste de tous les jumeaux actuels ou la recherche de jumeaux au-dessus d'un certain seuil de données, ex. appareils avec une température supérieure à 20 degrés. La recherche par rapport aux données signalées est prise en charge. La recherche est également prise en charge pour interroger les méta-informations de l'appareil, par ex. liste tous les jumeaux qui représentent des capteurs de température.

Par exemple, les services de recherche Ditto pourraient être utilisés par une application qui souhaite créer un tableau de bord pour afficher les données en temps réel d'une flotte d'appareils.

Transformations de la charge utile

Eclipse Ditto est indépendant de l'appareil et du domaine. Il peut prendre en charge les appareils existants déjà déployés et les appareils nouvellement conçus. La façon dont ces différents appareils formatent et transmettent les données sera souvent différente. Par conséquent, Ditto permet le mappage de différentes données de périphérique dans un modèle JSON léger et cohérent. Cela permet à Eclipse Ditto de fournir une interface cohérente pour un ensemble hétérogène d'appareils.

Autorisation

Idem peut restreindre l'accès aux API en fonction de politiques d'autorisation prédéfinies. Les services d'autorisation Idem protègent la confidentialité et l'intégrité des données de l'appareil. Seuls les clients autorisés prédéfinis se voient accorder un accès en lecture/écriture aux éléments individuels d'un Idem. Les clients sont authentifiés dans Idem en utilisant la norme OAuth 2.0 et OpenID Connect.

Idem dans le cadre d'une plateforme IoT

Les services Eclipse Ditto sont généralement déployés avec un certain type de plate-forme IoT. Idem s'exécute dans le cloud et s'appuie sur la connectivité aux appareils via différents types de services de connectivité, tels que Eclipse Hono, un courtier MQTT, MS Azure IoT, etc.

Chaîne en direct

En plus du mode persistant, Idem dispose d'un canal « live » qui permet à une application de communiquer directement avec un appareil. En utilisant le canal en direct, Ditto agit comme un routeur transmettant les demandes via la couche de connectivité des appareils aux appareils réels. Ce canal peut également être utilisé pour invoquer des opérations (comme par exemple « allumer la lumière maintenant ») sur l'appareil et accepter une réponse en retour d'un appareil. Idem canal en direct vérifie les politiques d'autorisation d'un appareil pour s'assurer que seuls les clients autorisés ont accès aux informations de l'appareil.

Eclipse Ditto n'intègre pas directement les appareils. Son objectif est de fournir des API pour les applications Web, les applications mobiles ou d'autres services backend.

Idem 1.0 :Prêt pour la production

Comme je l'ai mentionné, la version 1.0 de Ditto est maintenant disponible. Il s'agit d'une réalisation importante pour notre projet. Au sein de la communauté Eclipse Foundation, une version 1.0 signifie un certain nombre de choses :1) nos API sont stables, 2) la base de code est mature, 3) nous appliquerons le versioning sémantique pour les futures versions, 4) et tous nos problèmes d'IP sont résolus par la Fondation Eclipse.

Nous avons également fait un énorme travail sur l'évolutivité horizontale de Ditto 1.0. Fonctionnant dans un environnement de cluster, Ditto peut désormais évoluer pour prendre en charge des millions d'objets (jumeaux). À ce stade, Idem est prêt à être utilisé en production.

Idem communauté et écosystème

Nous voulons que Idem devienne une norme de l'industrie pour la création de jumeaux numériques. Pour cette raison, Ditto est un projet open source au sein du groupe de travail Eclipse IoT de la Fondation Eclipse. Nous pensons que la communauté open source est le meilleur moyen de créer une communauté indépendante des fournisseurs.

Idem est déjà en train de construire une communauté saine d'adoptants. Ma société, Bosch.IO (anciennement Bosch Software Innovations), propose Idem en tant que service dans la suite Bosch IoT. Des entreprises telles qu'Aloxy, Othermo et Kiwigrid adoptent Idem dans le cadre de leurs plateformes IoT. Par exemple, Aloxy est une startup de l'IoT industriel spécialisée dans la surveillance des valeurs industrielles. Ils utilisent Eclipse Ditto pour créer une API commune que leurs clients peuvent utiliser pour interroger, signaler et interagir avec les valeurs Aloxy.

Rejoignez-nous

Eclipse Idem est un effort communautaire et j'aimerais inviter tout le monde à participer. Il existe un bac à sable Ditto et un référentiel d'exemples pour les développeurs qui souhaitent commencer à se familiariser avec Ditto. Notre projet est hébergé sur github, donc les relations publiques et les problèmes sont les bienvenus. Si vous commencez à utiliser Ditto dans votre solution, veuillez nous en informer. Nous voulons vraiment créer une communauté de jumeaux numériques autour de Idem.