邊緣計(jì)算：智能制造不可或缺的一環(huán)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造是當(dāng)前制造業(yè)的主要趨勢(shì)。智能制造在帶來(lái)眾多好處的同時(shí)，也給制造企業(yè)帶來(lái)了一些普遍的挑戰(zhàn)。“邊緣計(jì)算”成為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和海量可用數(shù)據(jù)，提高整個(gè)企業(yè)和生產(chǎn)制造的數(shù)字化水平以及充分利用數(shù)據(jù)變得至關(guān)重要，因?yàn)檫@不僅需要協(xié)調(diào)復(fù)雜的人力配置、工作流程、物料搬運(yùn)和自動(dòng)化設(shè)備，而且還要滿足生產(chǎn)目標(biāo)的要求。

不過(guò)，最重要的可能是能夠讓控制工程師、生產(chǎn)線工人和設(shè)計(jì)工程師了解這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從中獲取切實(shí)可行的獨(dú)到見(jiàn)解并為業(yè)務(wù)決策提供實(shí)時(shí)支持。

不斷發(fā)展的數(shù)字技術(shù)帶來(lái)更多功能，為離散型制造企業(yè)創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)來(lái)提高運(yùn)營(yíng)效率和可靠性。但同時(shí)，制造企業(yè)需要可靠地采集關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)并在本地處理數(shù)據(jù)，即便在帶寬受限的情況下也不會(huì)出現(xiàn)延遲。這導(dǎo)致制造企業(yè)需要將計(jì)算能力（邊緣計(jì)算平臺(tái)）部署到靠近關(guān)鍵設(shè)備和流程的環(huán)境中，例如工廠車間、生產(chǎn)機(jī)器或生產(chǎn)線。

采取進(jìn)一步措施優(yōu)化智能制造，不僅會(huì)帶來(lái)眾多好處，而且實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制造企業(yè)也將面臨一些普遍的挑戰(zhàn)。

01

離散型制造企業(yè)面臨的智能制造挑戰(zhàn)

部署現(xiàn)代制造軟件堆棧：

離散型制造企業(yè)部署了現(xiàn)代制造堆棧，通過(guò)一系列軟件應(yīng)用程序?qū)?a target="_blank">PLC與HMI/SCADA和DCS系統(tǒng)連接起來(lái)，以提高設(shè)備性能并加強(qiáng)對(duì)企業(yè)和整個(gè)運(yùn)營(yíng)狀況的監(jiān)測(cè)。

標(biāo)準(zhǔn)化與可擴(kuò)展性：

大多數(shù)制造企業(yè)在多年的運(yùn)營(yíng)中，通過(guò)投資定制硬件和軟件或數(shù)次資產(chǎn)收購(gòu)，積累了各種各樣的應(yīng)用程序和設(shè)備；這導(dǎo)致出現(xiàn)了迥然不同的元素，形成了“自動(dòng)化孤島”。

維護(hù)與支持：

由于迥異的系統(tǒng)和遺留的基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)崩潰或設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)損失和計(jì)劃外宕機(jī)。

成本與復(fù)雜程度：

雖然運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OT)團(tuán)隊(duì)因擔(dān)心風(fēng)險(xiǎn)而不愿改變流程或設(shè)備，但他們同樣面臨著調(diào)整成本以及為未來(lái)復(fù)雜局面提供支持的挑戰(zhàn)。對(duì)于信息技術(shù)(IT)團(tuán)隊(duì)而言，這也是一個(gè)障礙。

雖然上述種種挑戰(zhàn)似乎有點(diǎn)令人生畏，但是制造企業(yè)通過(guò)充分利用可靠的邊緣計(jì)算平臺(tái)，已成功化解了這些挑戰(zhàn)，并且改進(jìn)了智能制造。

02

邊緣計(jì)算是化解智能制造挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)

離散制造是一種復(fù)雜的流程，需要跟蹤許多活動(dòng)部件的生產(chǎn)歷史，這涉及多個(gè)部門和員工，以及大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)、技術(shù)和設(shè)備。離散型制造企業(yè)使用簡(jiǎn)單、安全的自動(dòng)化邊緣計(jì)算平臺(tái)，可以滿足智能制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。

邊緣計(jì)算平臺(tái)有助于企業(yè)：

排除計(jì)劃外宕機(jī)并最大限度地提高可用性

現(xiàn)代邊緣計(jì)算平臺(tái)提供內(nèi)置的容錯(cuò)、支持和管理組合式功能，安全運(yùn)行任務(wù)關(guān)鍵型制造應(yīng)用程序，并且不會(huì)宕機(jī)。

無(wú)縫部署并集成現(xiàn)代制造堆棧

邊緣計(jì)算平臺(tái)專為在運(yùn)營(yíng)邊緣或其附近位置（通常是惡劣和/或遠(yuǎn)程環(huán)境中）運(yùn)行而構(gòu)建，平臺(tái)提供對(duì)數(shù)據(jù)源的實(shí)時(shí)、連貫訪問(wèn)，并且可以在整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中部署，從而提高處理能力和整體可用性。

簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化和擴(kuò)展部署

工程師利用標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)（具備將可重復(fù)使用的配置文件提取到其他平臺(tái)的功能）掌握了一種標(biāo)準(zhǔn)化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多元化組件之間的無(wú)縫連接和數(shù)據(jù)交換，無(wú)論這些組件是在單個(gè)OT機(jī)器上，還是在跨多個(gè)工廠的幾十個(gè)分散安裝中。

實(shí)現(xiàn)KPI并降低總擁有成本(TCO)

邊緣計(jì)算平臺(tái)憑借內(nèi)置冗余提供所需的可靠性，同時(shí)簡(jiǎn)化對(duì)重要基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)與支持。這將提高設(shè)備綜合效能(OEE)、改進(jìn)生產(chǎn)目標(biāo)，降低成本和復(fù)雜程度。

遵守IT安全標(biāo)準(zhǔn)

滿足企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的邊緣計(jì)算平臺(tái)會(huì)將重要數(shù)據(jù)保留在制造工廠內(nèi)，通過(guò)這種方式為抵御網(wǎng)絡(luò)威脅提供一層額外防護(hù)，同時(shí)安全地連接IT與OT網(wǎng)絡(luò)。

離散型制造企業(yè)充分利用邊緣計(jì)算平臺(tái)將會(huì)獲益匪淺，成為智能制造領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。對(duì)于擁有多個(gè)生產(chǎn)基地和制造工廠的企業(yè)而言尤為如此。推出可靠且可擴(kuò)展的邊緣計(jì)算平臺(tái)（或多個(gè)平臺(tái)）以確保全球標(biāo)準(zhǔn)化，有助于制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能工廠計(jì)劃。

03

邊緣計(jì)算彌合OT與IT之間的差距

過(guò)去，OT與IT之間存在差距。近來(lái)，離散制造環(huán)境的數(shù)字化涉及這兩個(gè)不同但又相互關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域，特別是在智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措變得越來(lái)越必要的當(dāng)下。

終端用戶、原始設(shè)備制造商(OEM)和SI花費(fèi)了大量的精力來(lái)定制、集成和支持OT/IT解決方案。邊緣計(jì)算近年來(lái)已成為一項(xiàng)非常重要的中間技術(shù)，可有效連接OT與IT兩種環(huán)境，而且二者之間有重疊。

離散型制造企業(yè)中的OT人員必須能夠?qū)Ｗ⒂谕瓿筛黜?xiàng)OT任務(wù)，包括設(shè)備操作、維護(hù)和測(cè)試、流程優(yōu)化、機(jī)器和流程運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)，以及安全與合規(guī)。然而，他們常常面臨著發(fā)揮IT職能作用的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工業(yè)PC或老化的服務(wù)器進(jìn)行故障診斷。

此外，他們還必須與IT團(tuán)隊(duì)的同事合作，選擇合適的制造應(yīng)用程序和功能，推進(jìn)運(yùn)營(yíng)取得進(jìn)展并創(chuàng)造價(jià)值。

與之相反的是，IT人員精通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全、軟件和系統(tǒng)集成以及數(shù)據(jù)分析，但他/她們往往缺乏對(duì)OT運(yùn)行和工廠車間的獨(dú)到見(jiàn)解。

過(guò)去幾十年來(lái)，工業(yè)硬件、軟件和通信技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，但是，基于OT的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品卻沒(méi)有達(dá)到完整的智能制造解決方案的預(yù)期。需要加強(qiáng)邊緣位置的數(shù)據(jù)連接和處理能力，支持OT和IT在智能制造中發(fā)揮各自的作用。

04

邊緣計(jì)算的好處與用例

現(xiàn)代邊緣計(jì)算平臺(tái)的功能必須遠(yuǎn)超工廠車間中安裝的現(xiàn)成可用的服務(wù)器，并且它比數(shù)據(jù)中心部署的復(fù)雜服務(wù)器配置更便于使用。而邊緣應(yīng)用程序需要提供原生冗余的專用定制硬件，適用于工廠車間或現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。管理邊緣計(jì)算平臺(tái)的規(guī)定必須全面詳實(shí)，且便于現(xiàn)場(chǎng)人員輕松使用。虛擬化也是部署智能制造所需的各種應(yīng)用程序的關(guān)鍵，并且應(yīng)該隨時(shí)可用。

離散型制造企業(yè)的規(guī)范制定者和設(shè)計(jì)人員應(yīng)該專注于開(kāi)發(fā)具備冗余、管理和虛擬化功能的邊緣計(jì)算平臺(tái)，提供所需的簡(jiǎn)單、安全的自動(dòng)化邊緣計(jì)算能力，從而克服智能制造挑戰(zhàn)并實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的發(fā)展成果。

以下是一些突顯上述要點(diǎn)的具體用例

質(zhì)量監(jiān)測(cè)和控制：邊緣計(jì)算平臺(tái)最常見(jiàn)的一個(gè)初始用途，是用于改進(jìn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器的監(jiān)測(cè)和控制。

連接到制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)：隨著離散型制造企業(yè)變得越來(lái)越復(fù)雜，邊緣計(jì)算平臺(tái)在PLC和SCADA系統(tǒng)與更高級(jí)別的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)之間架起了一座橋梁，以擴(kuò)展監(jiān)測(cè)和控制并創(chuàng)建集成式制造堆棧。

啟用邊緣到云的數(shù)據(jù)架構(gòu)：以最高卓越水平運(yùn)營(yíng)的離散型制造企業(yè)可以優(yōu)化整個(gè)價(jià)值鏈。這不僅包括提高生產(chǎn)線性能，而且還包括協(xié)調(diào)各個(gè)方面的因素，從工廠車間的機(jī)械和設(shè)備到本地?cái)?shù)據(jù)中心，再到云端或全球數(shù)據(jù)中心。

04

運(yùn)用邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展

尋求優(yōu)化運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，需要落實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型智能制造，而拼湊使用自定義解決方案和局部解決方案則幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)。

終端用戶需要一個(gè)功能全面且用戶友好的邊緣計(jì)算平臺(tái)來(lái)為這些工作提供支持，這個(gè)平臺(tái)是可擴(kuò)展的，便于用戶可以從單個(gè)安裝開(kāi)始，然后逐步擴(kuò)展，將成功經(jīng)驗(yàn)推廣開(kāi)來(lái)。

對(duì)于處于復(fù)雜的離散制造環(huán)境中的領(lǐng)軍企業(yè)而言，邊緣計(jì)算平臺(tái)可以將OT與IT連接起來(lái)，讓這些企業(yè)可以獲得數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造的所有好處。

本文內(nèi)容來(lái)源于《現(xiàn)代邊緣計(jì)算技術(shù)將加速推動(dòng)離散型制造企業(yè)的智能制造計(jì)劃》白皮書

審核編輯：黃飛

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