如何利用物聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)自動(dòng)化提升到新的水平

雖然物聯(lián)網(wǎng)（IoT）已經(jīng)被證明是工廠中的關(guān)鍵推動(dòng)因素，但企業(yè)現(xiàn)在正在尋求進(jìn)一步提高其制造系統(tǒng)的響應(yīng)能力。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這些企業(yè)正在采用以邊緣計(jì)算為主要推動(dòng)力的智能制造。

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)帶來了以數(shù)據(jù)為中心的信息技術(shù)（IT）和以流程為中心的操作技術(shù)（OT）的融合。這使得制造流程更加一體化、簡(jiǎn)化，并更好地適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)。大多數(shù)現(xiàn)代制造設(shè)施現(xiàn)在都采用了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT），并將自動(dòng)化概念提升到了一個(gè)新的水平。根據(jù)一份報(bào)告顯示，超過77%的制造商部署了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

盡管在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前幾代制造技術(shù)，但是支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間，而且還可以通過采用更智能的操作方式來消除效率低下之處。這種進(jìn)一步改進(jìn)的需求已經(jīng)產(chǎn)生了邊緣計(jì)算智能制造的概念。邊緣計(jì)算可以使現(xiàn)有的制造流程更加智能和自主，從而提高響應(yīng)能力和敏捷性。

利用物聯(lián)網(wǎng)將自動(dòng)化提升到新的水平

自動(dòng)化帶來了自工業(yè)革命以來制造業(yè)最大的變革浪潮。機(jī)器人正在迅速取代人類工人，使制造和裝配流程更快、更具成本效益、更標(biāo)準(zhǔn)化。雖然自動(dòng)化使制造系統(tǒng)能夠在沒有人為干預(yù)的情況下自主“行動(dòng)”，但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT）使制造系統(tǒng)能夠“感知”和“思考”流程中的變化，并對(duì)緊急情況下的變化做出“反應(yīng)”，因此，物聯(lián)網(wǎng)的引入將自動(dòng)化制造系統(tǒng)的性能和功能提升到了一個(gè)全新的水平。

除了展示高效率和高質(zhì)量的輸出之外，具有物聯(lián)網(wǎng)功能的制造單元現(xiàn)在還能夠自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)。它們可以檢測(cè)流程參數(shù)中的異常，例如溫度、功率輸出、加工操作期間的速度和位置等，并根據(jù)不斷變化的需求進(jìn)行調(diào)整。例如，制造單元可以使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器的組合來檢查成品并自動(dòng)識(shí)別任何缺陷，并根據(jù)缺陷的性質(zhì)，系統(tǒng)可以調(diào)整工藝參數(shù)或通知相關(guān)人員采取補(bǔ)救措施。這使工廠人員能夠立即解決任何問題，并使系統(tǒng)以最高效率運(yùn)行。同樣，將物聯(lián)網(wǎng)集成到制造系統(tǒng)中也有助于改進(jìn)其他功能，如能源管理、庫(kù)存控制、設(shè)備維護(hù)和工人安全等。

了解工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的局限性

雖然工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以提供所有這些好處和應(yīng)用，但它也有一些本可以避免的限制或額外成本。物聯(lián)網(wǎng)的最大成本是構(gòu)建和維護(hù)高容量數(shù)據(jù)中心，以存儲(chǔ)、處理和分析工廠和整個(gè)供應(yīng)鏈中物聯(lián)網(wǎng)傳感器所生成的海量數(shù)據(jù)。在這些集中的數(shù)據(jù)中心和連網(wǎng)設(shè)備之間以高速遠(yuǎn)距離傳輸大量數(shù)據(jù)的成本也導(dǎo)致了嚴(yán)重的重復(fù)成本。

此外，所有處理能力的集中化也使得整個(gè)系統(tǒng)的可靠性降低，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)單一的故障點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心或連接數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（傳感器和執(zhí)行器）的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)任何問題都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中斷，并導(dǎo)致資源利用率低下和效率低下，而且，根據(jù)供應(yīng)鏈的規(guī)模和地理分布，中央數(shù)據(jù)中心和端點(diǎn)之間的通信可能不像期望中的那樣迅速，導(dǎo)致延遲和對(duì)不斷變化的條件和突發(fā)事件響應(yīng)延遲。

解決這類問題的方法是，需要在某種程度上分散網(wǎng)絡(luò)，并將控制權(quán)分散到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊緣，即更靠近端點(diǎn)，更遠(yuǎn)離中央服務(wù)器。

利用邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)智能制造

作為物聯(lián)網(wǎng)固有局限性的解決方案，各組織正在探索利用邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)智能制造。邊緣計(jì)算意味著物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的大部分處理和存儲(chǔ)元件都靠近數(shù)據(jù)收集點(diǎn)和需要采取行動(dòng)的地方。這意味著將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的思維和決策能力分配到更接近感知和行動(dòng)能力的地點(diǎn)。使用這種體系結(jié)構(gòu)，制造商可以最大化物聯(lián)網(wǎng)帶來的好處，并將其局限性帶來的風(fēng)險(xiǎn)和影響降至最低。以下是制造商通過使用邊緣計(jì)算可以獲得的一些好處：（物聯(lián)之家iothome.com）

▲提高響應(yīng)能力

為智能制造實(shí)施邊緣計(jì)算的主要好處是使網(wǎng)絡(luò)延遲最小化，即請(qǐng)求傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心所用的時(shí)間、數(shù)據(jù)中心對(duì)信息的處理時(shí)間以及返回端點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間。由于在邊緣計(jì)算中，最經(jīng)常需要的處理模塊離端點(diǎn)更近，因此延遲大大減少。體系結(jié)構(gòu)的這種變化使得制造業(yè)對(duì)變化的反應(yīng)更加迅速，因此也更加敏捷。因此，制造設(shè)施可以承載處理現(xiàn)場(chǎng)日常操作所需的核心模塊，而很少使用的模塊可以存儲(chǔ)在中央云服務(wù)器上。這些系統(tǒng)可以定期將日志和其他關(guān)鍵信息上傳到集中式云服務(wù)器，以進(jìn)行分析和其他高級(jí)業(yè)務(wù)功能。決定將哪些功能留在中心云上，哪些功能將帶到邊緣，可能會(huì)因業(yè)務(wù)而不同。（物聯(lián)之家iothome.com）

▲提高可靠性

在使用邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)智能制造的工廠中，所有運(yùn)營(yíng)工廠所必需的處理組件都可以在現(xiàn)場(chǎng)獲得。因此，分布式制造單元不再依賴于與中央數(shù)據(jù)中心的持續(xù)連接。盡管與云的連接是可取的，但它已不再像邊緣計(jì)算那樣重要。因此，溝通的失誤不會(huì)影響生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，并確保不間斷的運(yùn)營(yíng)。由于邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理點(diǎn)，因此這些網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因硬件故障和網(wǎng)絡(luò)攻擊等其他原因而丟失數(shù)據(jù)。

▲成本最小化

由于處理和存儲(chǔ)能力分布在整個(gè)供應(yīng)鏈中，制造商可以避免擁有大容量云服務(wù)器和大容量數(shù)據(jù)傳輸能力的成本。由于使用了邊緣計(jì)算，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)不需要遠(yuǎn)距離和大量傳輸，這將設(shè)置、維護(hù)或訂閱高帶寬連接的成本降至最低。

雖然物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的好處是顯而易見的，但它仍然是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，而那些尋求獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)也才剛剛開始使用物聯(lián)網(wǎng)。據(jù)報(bào)道，采用物聯(lián)網(wǎng)的用戶幾乎都已經(jīng)看到了顯著回報(bào)，收入增長(zhǎng)高達(dá)67%，具體數(shù)字取決于采用的規(guī)模。隨著采用物聯(lián)網(wǎng)成為全球制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，將不可避免地需要一些新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)出現(xiàn)，而升級(jí)到采用邊緣計(jì)算的智能制造可能就是這種新的差異化競(jìng)爭(zhēng)因素。