Eclipse Ditto 1.0:een raamwerk voor digitale tweelingbouwers

Thomas Jäckle

Thomas Jäckle is softwareontwikkelaar en werkt sinds 2010 bij Bosch. Sinds 2015 bekleedt hij de functie van Lead Software Developer van de Bosch IoT Things-cloudservice en sinds 2017 is hij Committer en Project Lead van het Eclipse Ditto-project. Hij is gepassioneerd door software vakmanschap; voortdurend leren drijft zijn motivatie. Thomas heeft een bachelor in computerwetenschappen en een master in applicatie-architectuur, beide van de Hochschule Furtwangen University in Duitsland.

Een digitale tweeling is de digitale weergave van een echte entiteit of systeem. Het implementeert het datamodel en de processen die een fysiek object vertegenwoordigen om het gemakkelijker te maken om met het fysieke object in de digitale wereld te communiceren. Een windmolen kan bijvoorbeeld een digitale dubbele weergave hebben die wordt gebruikt om de windmolen te besturen en onderhoudsschema's te voorspellen. Gartner Group heeft voorspeld dat tweederde van de bedrijven met IoT-implementaties een digital twin in productie zal hebben genomen.

Een belangrijke drijvende factor voor digital twins is het verminderen van de complexiteit van IoT-implementaties. Een consistente digitale weergave van de fysieke activa maakt het gemakkelijker om diensten te ontwikkelen zoals data-analyse, simulatie, augmented reality, productonderhoud, enz.

Toen we voor het eerst met het Eclipse Ditto-project begonnen, was ons doel om het gemakkelijker te maken om digitale tweelingen te maken. We wilden een raamwerk creëren om een ​​consistent interoperabel formaat te bieden waarmee digitale tweelingen kunnen worden ontwikkeld door materiedeskundigen. Ons idee was dat als we een flexibel raamwerk zouden ontwikkelen dat de basisgegevensinteractie tussen de fysieke en virtuele wereld afhandelt, dit de digitale tweelingbouwers in staat zou stellen zich te concentreren op het digitale tweelingdomein.

Eclipse Idem:een raamwerk voor het bouwen van de brug tussen apparaten en hun digitale tweeling.

Na veel ontdekking, codering, testen en input van de gemeenschap, zijn we verheugd om de 1.0-release van het Eclipse Ditto-project te introduceren. We zien Ditto echt als een device-as-a-service voor digitale tweelingbouwers.

Eclipse Idem – Device as a service

Ditto is voor digitale tweelingbouwers die een consistent beeld op verschillende apparaten nodig hebben. De kern van Ditto is een datamodel, een 'Thing' genaamd, dat de weergave van het fysieke apparaat geeft. The Ditto Thing is toegankelijk via een API waarmee experts op het gebied van digitale dubbele domeinen met het apparaat kunnen communiceren. Deze API creëert in wezen een device-as-a-service voor interactie met een digitale tweeling. Ditto-services ondersteunen interactie met het datamodel via de volgende functies:

• Persistentie en melding van wijzigingen in de apparaatinformatie
• Zoeken in verschillende Ditto Things
• Payload-transformatie
• Autorisatiebeleid om de toegang tot bepaalde delen van een Ditto Things te beperken
• Live-kanaal dat directe interactie met aangesloten apparaten tot stand brengt

Apparaatpersistentie en meldingen

Eclipse Ditto slaat de meest recente waarden van een apparaat op in een database. Hierdoor kunnen digitale tweelingen de laatst gerapporteerde waarde van een apparaat opvragen. Ook kan een digital twin vaststellen dat deze op de hoogte moet worden gesteld wanneer de waarde verandert. Op basis van een wijziging kunnen apparaten ook een melding krijgen als een applicatie iets in het apparaat wil wijzigen.

Zoeken

Eclipse Ditto biedt uitgebreide zoekmogelijkheden op een groot aantal apparaten. Zoekopdrachten kunnen bestaan ​​uit het genereren van een lijst met alle huidige tweelingen of het zoeken naar tweelingen boven een bepaalde gegevensdrempel, bijv. apparaten met een temperatuur van meer dan 20 graden. Zoeken op de gerapporteerde gegevens wordt ondersteund. Zoeken wordt ook ondersteund om te zoeken naar meta-informatie van het apparaat, bijv. lijst alle tweelingen op die temperatuursensoren vertegenwoordigen.

Ditto-zoekservices kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt door een applicatie die een dashboard wil maken om de realtime gegevens van een hele reeks apparaten weer te geven.

Payload-transformaties

Eclipse Ditto is apparaat- en domeinonafhankelijk. Het kan bestaande apparaten ondersteunen die al zijn geïmplementeerd en nieuw ontworpen apparaten. De manier waarop deze verschillende apparaten de gegevens formatteren en verzenden, zal vaak anders zijn. Daarom maakt Ditto het mogelijk om verschillende apparaatgegevens in een consistent lichtgewicht JSON-model in kaart te brengen. Hierdoor kan Eclipse Ditto een consistente interface bieden voor een heterogene set apparaten.

Autorisatie

Ditto kan de toegang tot de API's beperken op basis van vooraf gedefinieerd autorisatiebeleid. Ditto autorisatieservices beschermt de privacy en integriteit van de apparaatgegevens. Alleen vooraf gedefinieerde geautoriseerde clients krijgen lees-/schrijftoegang tot individuele elementen van een Ditto Thing. Clients worden geauthenticeerd in Ditto met behulp van de OAuth 2.0- en OpenID Connect-standaard.

Idem als onderdeel van een IoT-platform

De Eclipse Ditto-services worden meestal geïmplementeerd met een soort IoT-platform. Ditto draait in de cloud en is afhankelijk van connectiviteit met de apparaten via verschillende soorten connectiviteitsservices, zoals Eclipse Hono, een MQTT-broker, MS Azure IoT, enz.

Live-kanaal

Naast de persistente modus heeft Ditto een ‘live’ kanaal waarmee een applicatie direct met een apparaat kan communiceren. Met behulp van live-kanaal fungeert Ditto als een router die verzoeken doorstuurt via de apparaatconnectiviteitslaag naar de daadwerkelijke apparaten. Dit kanaal kan ook worden gebruikt om bewerkingen (zoals bijvoorbeeld "zet het licht nu aan") op het apparaat op te roepen en een reactie van een apparaat te accepteren. Ditto live-kanaal controleert het autorisatiebeleid voor een apparaat om ervoor te zorgen dat alleen geautoriseerde klanten toegang hebben tot de apparaatinformatie.

Eclipse Ditto integreert apparaten niet rechtstreeks. De focus ligt op het leveren van API's voor webapplicaties, mobiele applicaties of andere backend-services.

Idem 1.0:Klaar voor productie

Zoals ik al zei, is de 1.0-release van Ditto nu beschikbaar. Dit is een belangrijke prestatie voor ons project. Binnen de Eclipse Foundation-community betekent een 1.0-release een aantal dingen:1) onze API's zijn stabiel, 2) de codebasis is volwassen, 3) we zullen semantische versiebeheer toepassen voor toekomstige releases, 4) en al onze IP-problemen zijn opgelost door de Eclipse Foundation.

We hebben ook enorm veel werk verzet aan de horizontale schaalbaarheid van Ditto 1.0. Ditto draait in een clusteromgeving en kan nu worden geschaald om miljoenen dingen (tweelingen) te ondersteunen. Op dit moment is Ditto klaar voor gebruik in productie.

Dito gemeenschap en ecosysteem

We willen dat Ditto een industriestandaard wordt voor het maken van digitale tweelingen. Om deze reden is Ditto een open source project binnen de Eclipse IoT-werkgroep van de Eclipse Foundation. Wij zijn van mening dat de open source-community de beste manier is om een ​​leverancier-neutrale community te creëren.

Ditto bouwt al aan een gezonde gemeenschap van adoptanten. Mijn bedrijf, Bosch.IO (voorheen Bosch Software Innovations), biedt Ditto als een service aan in de Bosch IoT Suite. Bedrijven zoals Aloxy, Othermo en Kiwigrid adopteren Ditto als onderdeel van hun IoT-platforms. Aloxy is bijvoorbeeld een industriële IoT-startup die gespecialiseerd is in het bewaken van industriële waarden. Ze gebruiken Eclipse Ditto om een ​​gemeenschappelijke API te maken die hun klanten kunnen gebruiken om de Aloxy-waarden op te vragen, te rapporteren en ermee om te gaan.

Doe mee

Eclipse Ditto is een inspanning van de gemeenschap en ik zou iedereen willen uitnodigen om deel te nemen. Er is een Ditto-sandbox en een opslagplaats met voorbeelden voor ontwikkelaars die over Ditto willen leren. Ons project wordt gehost op github, dus PR en problemen zijn welkom. Als u Ditto toch gaat gebruiken in uw oplossing, laat het ons dan weten. We willen echt een digitale tweelinggemeenschap rond Ditto bouwen.