工業(yè)邊緣計算的發(fā)展與趨勢
【摘要】
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)和重要支撐，邊緣計算技術(shù)/產(chǎn)品在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛深入。工業(yè)領(lǐng)域為邊緣計算的落地提供了極佳的“土壤”，利用邊緣計算特性可以更好的輔助和推動智能制造在傳統(tǒng)制造行業(yè)內(nèi)的實踐。
如何輕松理解“邊緣計算”
邊緣計算這個詞不是很好解釋，專業(yè)性的名詞經(jīng)常容易把人繞迷糊，對此，華為曾經(jīng)用了一個生動的例子——章魚。
章魚神經(jīng)元分布（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
作為接近“邊緣計算”的形象化比喻，章魚的大腦作為中央節(jié)點，只處理約40%的信息，主要負責總體協(xié)同；剩余大部分信息則由章魚的觸手(相當于邊緣節(jié)點)獨立處理。
邊緣計算的結(jié)構(gòu)和章魚很相似，它是一種分布式計算，得到信息后無需把大量數(shù)據(jù)上傳到遠端管理平臺，直接可以就近處理。
章魚神經(jīng)元分布（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
具體到我們熟悉的工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)中的邊緣計算是將云端的優(yōu)勢帶到了現(xiàn)場層。通過邊緣計算，能夠在工業(yè)的現(xiàn)場層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算，從而進行預(yù)測性維護、質(zhì)量檢測等。
工業(yè)邊緣計算的發(fā)展歷程
2020年全球有超過500億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，超過40%的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進行分析、處理與存儲。邊緣計算概念也成為了A股這波漲幅中，表現(xiàn)最好的板塊之一。邊緣計算所體現(xiàn)的不僅僅是一個新行業(yè)、新領(lǐng)域，更是5G時代的網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用等近端整體解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)能力。邊緣計算爆發(fā)趨勢已經(jīng)很明顯了。
對于這一火熱概念，也有人提出了疑問：邊緣計算是否與工廠制造中企業(yè)已部署的SCADA系統(tǒng)的功能類似？已經(jīng)建立好的SCADA系統(tǒng)和控制系統(tǒng)能夠很好滿足自己的需求，為什么還要考慮邊緣計算？
經(jīng)過多年的發(fā)展，SCADA的功能和架構(gòu)都已經(jīng)相當成熟。SCADA重點在于“數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控”，致力于實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集、生產(chǎn)設(shè)備過程監(jiān)控、生產(chǎn)設(shè)備異常報警等。其應(yīng)用場景主要是中大型設(shè)備、線體、車間、全廠甚至跨地域的企業(yè)。
圖片來自網(wǎng)絡(luò)
雖然說，功能的全面性上SCADA更強，但是如果現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常怎么辦？即使網(wǎng)絡(luò)沒問題，海量數(shù)據(jù)上傳是否需要占用大量帶寬？就算網(wǎng)絡(luò)超級快，又是否需要所有數(shù)據(jù)都上傳后再運算，再給現(xiàn)場下發(fā)指令？出現(xiàn)問題能否及時了解并解決？
02 各有側(cè)重，優(yōu)點不同 <<<<
對比來看，邊緣計算的用途是提供分析，SCADA系統(tǒng)重點在于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，這是兩條不同的道路。工業(yè)邊緣計算的出現(xiàn)就是解決傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)不好處理、甚至解決不了的問題。
例如，石油公司在某個地區(qū)分布著數(shù)百個石油鉆井平臺，而數(shù)據(jù)中心或云所在公司位于數(shù)百甚至數(shù)千英里之外。每個石油鉆井平臺都必須擁有能夠持續(xù)監(jiān)控和分析關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，比如井壓指數(shù)水平，能夠識別何時存在超過臨界閾值的風險，從而讓工作人員立即采取措施緩解風險。如果讓這些數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)中心，再進行分析并返回鉆井平臺進行操作，這樣做可能會造成不合理的風險。
油田鉆井平臺（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
如果數(shù)據(jù)能夠在接近產(chǎn)生數(shù)據(jù)的源頭進行處理，意味著邊緣計算和分析可能不把所有的數(shù)據(jù)向云端發(fā)送，而是將一些數(shù)據(jù)就地處理，諸如數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)集成等。邊緣系統(tǒng)可自行決定哪些數(shù)據(jù)要發(fā)送，向什么地方發(fā)送和什么時候發(fā)送。這樣能夠幫助工作人員快速解決工業(yè)設(shè)施通常會遇到的問題。
傳統(tǒng)SCADA雖然能讓企業(yè)方便地監(jiān)控散布在各地的生產(chǎn)過程和設(shè)備儀表，然而隨著工業(yè)智能化落地場景的不斷增多，面對日趨增長的數(shù)字化和智能化互聯(lián)協(xié)作需求，傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)卻力有不逮。
中國工程院院士鄔賀銓曾在《從5G 2C到5G 2B》演講中分享：
在過程監(jiān)控與生產(chǎn)管理級，SCADA起著關(guān)鍵作用。SCADA 位于管理調(diào)度層，采集監(jiān)控現(xiàn)場級數(shù)據(jù)，接受事件驅(qū)動，提供人機接口，實現(xiàn)告警處理、報表輸出及可視化、動態(tài)模擬等。但本身和PLC協(xié)議開放性均不足，需針對性配置參數(shù)與應(yīng)用程序才能實現(xiàn)PLC與SCADA通信。上位機的操作系統(tǒng)大都采用Windows，與底層不同，因此需與底層OT融合。
而邊緣計算可以將IT和OT的優(yōu)勢結(jié)合在一起，讓OT領(lǐng)域內(nèi)的人員的在底層便可以使用自動化語言為上層的分析人員提供數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)分析專家則可以在底層直接獲取相關(guān)數(shù)據(jù)之后進行數(shù)據(jù)分析，邊緣計算在其中起到的是橋梁的作用。
工業(yè)資產(chǎn)、系統(tǒng)、過程和環(huán)境的自動化和監(jiān)控在制造業(yè)中越來越重要。為了實施更安全、效的實踐，各公司正在使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器自動化其制造過程。物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，當人工智能的力量與其相結(jié)合時，將產(chǎn)生有價值的見解，制造商可以利用這些見解提高運營效率。
邊緣計算，工業(yè)智能化的“搭檔”
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)和重要支撐，邊緣計算技術(shù)/產(chǎn)品在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛深入。2021年國家部委出臺的諸多文件中都涉及邊緣計算，如《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中提到研發(fā)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等在工業(yè)領(lǐng)域的適用性技術(shù)，研發(fā)融合邊緣計算等新技術(shù)的新型裝備，在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》中提到加強邊緣計算的研發(fā)與推廣。
在工業(yè)領(lǐng)域，邊緣計算的更好落地要以客戶的痛點或者價值場景為切入點。寄云科技業(yè)務(wù)領(lǐng)域廣泛的優(yōu)勢無疑為其邊緣計算業(yè)務(wù)的落地加分。通過邊緣計算技術(shù)，寄云科技提供了軟硬件一體的物聯(lián)網(wǎng)邊緣平臺—“邊緣智能一體機”，適用于中小規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，支持來自不同設(shè)備的實時數(shù)據(jù)匯聚，支持邊緣計算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)同步；支持機器學(xué)習和AI分析模型的邊緣部署和實時應(yīng)用，實現(xiàn)高級數(shù)據(jù)分析和實時決策；提供工控安全增強的運行環(huán)境，以容器化方式運行各類基于平臺開發(fā)和遠程部署的工業(yè)App，實現(xiàn)設(shè)備智能監(jiān)控、設(shè)備故障預(yù)警與分析、網(wǎng)關(guān)集中管理等智能應(yīng)用。
工業(yè)級別的設(shè)計：
支持寬溫-40到70度工作環(huán)境、寬壓輸入9-30V、可支持導(dǎo)軌式安裝。
豐富的應(yīng)用：
內(nèi)嵌基礎(chǔ)服務(wù)、寄云工業(yè)互聯(lián)平臺開發(fā)的應(yīng)用可以部署到多個邊緣智能一體機。
邊云協(xié)同：
可被物聯(lián)網(wǎng)平臺統(tǒng)一管理、上傳數(shù)據(jù)至平臺、同步配置、應(yīng)用及算法模型。
邊緣計算能力：
提供實時狀態(tài)監(jiān)測、復(fù)雜指標計算、豐富告警策等。
開放能力：
提供容器化的開放平臺、對外提供數(shù)據(jù)訪問接口。
安全可靠：
經(jīng)受長時間穩(wěn)定運行考驗、支持TLS數(shù)據(jù)傳輸加密、第三方安全廠商合作等多重安全防護。
轉(zhuǎn)載來源：寄云科技
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