邊緣計算對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心價值

隨著5G、云計算以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用日漸成熟，企業(yè)中越來越多的系統(tǒng)、設備和終端通過5G或工業(yè)網(wǎng)絡連接起來，當工業(yè)現(xiàn)場中的各種數(shù)據(jù)被源源不斷地采集、匯聚和傳輸，工業(yè)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出急劇增長趨勢，并對企業(yè)傳統(tǒng)IT架構造成空前壓力。

面對海量數(shù)據(jù)的存儲和計算需求，企業(yè)試圖通過業(yè)務上云來解決問題。然而，當“μs級”工業(yè)自動化應用需求與“ms級”云平臺數(shù)據(jù)處理能力相遇時，需求與平臺性能的不匹配，使得云平臺很難支撐工業(yè)智能化過程中越來越多的低延時應用場景，同時也阻斷了研發(fā)管理平臺向工業(yè)現(xiàn)場的對接與延伸，結果是業(yè)務流和數(shù)據(jù)鏈被阻斷，而這就是經(jīng)常提到的“IT與OT融合”挑戰(zhàn)。

但歷史的發(fā)展告訴我們，只要市場有需求，就一定會出現(xiàn)變革性創(chuàng)新技術，廠商一定會想方設法幫助企業(yè)解決痛點和需求，這就是市場價值所在。因此，當邊緣計算理念橫空出世時，技術廠商終于看到久違的產(chǎn)業(yè)破局曙光，并找到推動“IT與OT融合”的絕妙方法。那就是在靠近數(shù)據(jù)源端就近處理低延時工業(yè)場景，將其它數(shù)據(jù)上傳至云端，充分發(fā)揮云平臺的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力，同時也利用邊緣計算平臺靠近數(shù)據(jù)源的地理優(yōu)勢，實現(xiàn)成本和效率之間的完美平衡。

也許要問，邊緣計算有如此優(yōu)勢，為何環(huán)顧當下，邊緣計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然進展緩慢？到底是技術不夠成熟，還是市場需求和動力不足？倘若不是，未來的方向又在哪？

PART 1邊緣計算，智能制造時代的必然產(chǎn)物

邊緣計算是智能制造時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。這個結論，只要回顧近年制造業(yè)發(fā)展趨勢與新興技術演進路線就能窺見一二。

2007年，當云計算概念被業(yè)界正式提出，這種革命性的IT架構和高效的資源使用模式，迅速引起廠商的高度關注，給處于IT轉型征程中的廣大制造企業(yè)帶來了新的思路，一種用云計算替代傳統(tǒng)IT的想法開始萌芽并逐漸成為業(yè)界共識。與此同時，一批軟件廠商敏銳的意識到，云計算可能是新的產(chǎn)業(yè)變革機會，并開啟了基于云平臺的軟件架構產(chǎn)品規(guī)劃歷程。此后幾年間，云CAX、云ERP、云CRM、云MES等產(chǎn)品如雨后春筍般推出，大有替代傳統(tǒng)軟件之勢。

對中小制造企業(yè)而言，由于規(guī)模不大且功能需求相對簡單，這種基于云的軟件產(chǎn)品尚可滿足需求。但對于大中型制造企業(yè)，由于不同企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)背景不一樣，對軟件功能需求差異化十分突出，要推動中大型制造企業(yè)上云，就必須支撐基于云平臺的二次開發(fā)，正是在技術和需求的共同作用下，微服務、DevOps、容器和K8s等云原生技術快速崛起。

走到這一步，技術廠商不僅支撐企業(yè)上云，還滿足企業(yè)的差異化應用開發(fā)需求。但說到底，也只是解決了上云的需求。沒有解決數(shù)據(jù)怎么來和怎么用的問題，它們才是企業(yè)數(shù)字化轉型和智能化升級的核心。再到底層延伸，就不是軟件廠商能解決的問題。

那誰能解決設備互聯(lián)和數(shù)據(jù)采集需求？當然是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)廠商。這里強調(diào)一下，習慣將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別對待，并堅持認為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層負責聯(lián)接、采集和傳輸?shù)牟糠?，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從架構上講，從下至上包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、IaaS、PaaS和SaaS四大部分，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心就是邊緣計算。

那么，現(xiàn)在來回顧一下技術演進路線，云計算的出現(xiàn)帶動了SaaS應用的大發(fā)展，大型制造企業(yè)對于SaaS的差異化需求又促使PaaS平臺開發(fā)技術的出現(xiàn)，為給PaaS平臺開發(fā)和SaaS云應用提供計算、存儲和網(wǎng)絡等基礎設施支撐，IaaS通過IT的資源池化，為PaaS和SaaS提供高效的資源管理和調(diào)度。IaaS、PaaS和SaaS三層架構涵蓋了從云資源、云開發(fā)到云應用的完整云架構體系。但這只是看的見的“高樓大廈”，真正為這棟高樓大廈夯實地基的是“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺”，因為所有工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取依賴工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺或邊緣計算平臺實現(xiàn)，這就是一個完整的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，也是智能制造轉型的核心使能平臺。

現(xiàn)在看來，假如沒有邊緣計算平臺負責連接海量工業(yè)設備，并從設備中采集并上傳數(shù)據(jù)到云平臺，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將變得毫無價值。這就好比巧婦難為無米之炊，沒有數(shù)據(jù)的源源不斷注入，空有一生本領卻無處施展。這支撐了前面提出的結論，即邊緣計算是智能制造時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。

PART 2邊緣計算，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展之根基

第二個總結是：邊緣計算技術的發(fā)展直接決定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的推進深度。邊緣計算技術的突破性發(fā)展將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動力。那么，邊緣計算如此重要，到底應該從哪些方向入手突破？

最近與Stratus技術專家進行溝通，Stratus提出的邊緣計算產(chǎn)品發(fā)展理念，覺得非常好，即簡單、安全和自主。這三個詞，Stratus是這樣解釋的：

簡單，就是可在各應用程序和現(xiàn)有基礎設施中輕松安裝、部署和管理，還可以擴展到新的業(yè)務領域。安全，即確保”永續(xù)”可用性，保護數(shù)據(jù)免遭網(wǎng)絡威脅或數(shù)據(jù)丟失風險，減少運營、財務和聲譽風險。自主，可靠、穩(wěn)健、成熟的零接觸技術，可在任何環(huán)境下運行，無需人工監(jiān)控、維護、維修或支持。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的深入，以及越來越多的人、設備和系統(tǒng)接入，對海量的工業(yè)設備和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、匯聚、傳輸和計算分析，意味著企業(yè)需要部署大量的邊緣計算系統(tǒng)，這些平臺必須具備計算、連接、存儲、管理和傳輸基本能力。面對數(shù)量眾多且平臺技術越來越復雜的邊緣計算平臺，依靠人力維護和管理顯然是不現(xiàn)實的，不僅成本高昂，而且可操作性不高，因為智能化工業(yè)場景是不允許邊緣計算系統(tǒng)有非計劃外的停機。面對這個問題，Stratus是這么做的。

首先，為了簡化部署，提高實施效率，Stratus為其邊緣計算平臺ztC Edge搭載自有操作系統(tǒng)Stratus Redundant Linux，包括一個支持Windows和Linux客戶機操作系統(tǒng)的虛擬主機，以及OVF文件和含第三方模版的OVA鏡像。本地和遠程人員都可通過直觀的管理控制臺輕松設置、配置、導入及管理他們的虛擬機。Stratus技術人員告訴我，由于ztC Edge本身搭載了自主操作系統(tǒng)和包括一部分虛擬機鏡像文件，平均部署一臺系統(tǒng)時間在半個小時以內(nèi)。

其次，由于企業(yè)部署的邊緣計算系統(tǒng)越來越多，且通常部署在比較分散的偏遠位置，依靠人力看管根本不現(xiàn)實。為防止人為蓄意破壞以及數(shù)據(jù)被竊取，Stratus為ztC Edge設置了多層防護。一是基于主機的防火墻、被限制的USB端口、基于角色的訪問控制與活動目錄集成、安全通信協(xié)議以及安全可信的啟動，這一切共同作用，將數(shù)據(jù)竊取安全風險降到最低。二是為其打造堅固耐用、緊湊、工業(yè)化的造型特點，即抗震又防塵，能適應各種苛刻的工業(yè)環(huán)境部署。

第三，就是ztC Edge有著超強的自治能力。在產(chǎn)品設計之初，Stratus就充分考慮到企業(yè)邊緣計算平臺眾多，且部署比較分散偏遠等因素，為降低人力維護成本，Stratus對ztC Edge的市場定位就是零接觸邊緣計算平臺。如ztC Edge具備自我監(jiān)控和自我保護功能，能減少意外停機時間。在運行過程中更新操作環(huán)境（無需重啟系統(tǒng)），在ztC Edge內(nèi)部采取的是冗余節(jié)點部署模式，即使一個節(jié)點發(fā)生故障時，運行在上面的虛擬機會自動在另一個節(jié)點上重啟（高可用性模式）或恢復（容錯模式），可用性高達99.9999%。

有人說，在非洲的某些土地上撒下一把種子，不用人管，幾個月后就可以收獲糧食，人們通常稱這樣的地方為“黑土地”。在筆者看來，邊緣計算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之間就是“種子”和“黑土地”的關系。再好的黑土地（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)），如果沒有種子（邊緣計算），也無法開花結果。

即工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能再完善，如果沒有邊緣計算提供底層設備連接、數(shù)據(jù)采集、傳輸和應用分析，并按照一定機制實現(xiàn)云邊協(xié)同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將失去其作為智能制造使能平臺的核心價值。

責任編輯：lq6