工業邊緣計算的發展與趨勢

【摘要】

作為工業互聯網創新發展的核心技術和重要支撐，邊緣計算技術/產品在各領域的應用日趨廣泛深入。工業領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制造行業內的實踐。

如何輕松理解“邊緣計算”

邊緣計算這個詞不是很好解釋，專業性的名詞經常容易把人繞迷糊，對此，華為曾經用了一個生動的例子——章魚。

章魚神經元分布（圖片來源網絡）

作為接近“邊緣計算”的形象化比喻，章魚的大腦作為中央節點，只處理約40%的信息，主要負責總體協同；剩余大部分信息則由章魚的觸手(相當于邊緣節點)獨立處理。

邊緣計算的結構和章魚很相似，它是一種分布式計算，得到信息后無需把大量數據上傳到遠端管理平臺，直接可以就近處理。

章魚神經元分布（圖片來源網絡）

具體到我們熟悉的工業領域，工業中的邊緣計算是將云端的優勢帶到了現場層。通過邊緣計算，能夠在工業的現場層實現數據的計算，從而進行預測性維護、質量檢測等。

工業邊緣計算的發展歷程

2020年全球有超過500億的終端與設備聯網，超過40%的數據在網絡邊緣側進行分析、處理與存儲。邊緣計算概念也成為了A股這波漲幅中，表現最好的板塊之一。邊緣計算所體現的不僅僅是一個新行業、新領域，更是5G時代的網絡、計算、存儲、應用等近端整體解決方案的基礎設施和基礎能力。邊緣計算爆發趨勢已經很明顯了。

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已部署的SCADA系統的功能類似？已經建立好的SCADA系統和控制系統能夠很好滿足自己的需求，為什么還要考慮邊緣計算？

經過多年的發展，SCADA的功能和架構都已經相當成熟。SCADA重點在于“數據采集和監控”，致力于實現生產數據實時采集、生產設備過程監控、生產設備異常報警等。其應用場景主要是中大型設備、線體、車間、全廠甚至跨地域的企業。

圖片來自網絡

雖然說，功能的全面性上SCADA更強，但是如果現場網絡出現異常怎么辦？即使網絡沒問題，海量數據上傳是否需要占用大量帶寬？就算網絡超級快，又是否需要所有數據都上傳后再運算，再給現場下發指令？出現問題能否及時了解并解決？

02 各有側重，優點不同 <<<<

對比來看，邊緣計算的用途是提供分析，SCADA系統重點在于數據采集和監控，這是兩條不同的道路。工業邊緣計算的出現就是解決傳統工業系統不好處理、甚至解決不了的問題。

例如，石油公司在某個地區分布著數百個石油鉆井平臺，而數據中心或云所在公司位于數百甚至數千英里之外。每個石油鉆井平臺都必須擁有能夠持續監控和分析關鍵參數的系統，比如井壓指數水平，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。如果讓這些數據返回數據中心，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（圖片來源網絡）

如果數據能夠在接近產生數據的源頭進行處理，意味著邊緣計算和分析可能不把所有的數據向云端發送，而是將一些數據就地處理，諸如數據過濾、數據集成等。邊緣系統可自行決定哪些數據要發送，向什么地方發送和什么時候發送。這樣能夠幫助工作人員快速解決工業設施通常會遇到的問題。

傳統SCADA雖然能讓企業方便地監控散布在各地的生產過程和設備儀表，然而隨著工業智能化落地場景的不斷增多，面對日趨增長的數字化和智能化互聯協作需求，傳統SCADA系統卻力有不逮。

中國工程院院士鄔賀銓曾在《從5G 2C到5G 2B》演講中分享：

在過程監控與生產管理級，SCADA起著關鍵作用。SCADA 位于管理調度層，采集監控現場級數據，接受事件驅動，提供人機接口，實現告警處理、報表輸出及可視化、動態模擬等。但本身和PLC協議開放性均不足，需針對性配置參數與應用程序才能實現PLC與SCADA通信。上位機的操作系統大都采用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的優勢結合在一起，讓OT領域內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據，而數據分析專家則可以在底層直接獲取相關數據之后進行數據分析，邊緣計算在其中起到的是橋梁的作用。

工業資產、系統、過程和環境的自動化和監控在制造業中越來越重要。為了實施更安全、效的實踐，各公司正在使用物聯網傳感器自動化其制造過程。物聯網傳感器產生大量數據，當人工智能的力量與其相結合時，將產生有價值的見解，制造商可以利用這些見解提高運營效率。

邊緣計算，工業智能化的“搭檔”

作為工業互聯網創新發展的核心技術和重要支撐，邊緣計算技術/產品在各領域的應用日趨廣泛深入。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”智能制造發展規劃》中提到研發人工智能、5G、大數據、邊緣計算等在工業領域的適用性技術，研發融合邊緣計算等新技術的新型裝備，在《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023年）》中提到加強邊緣計算的研發與推廣。

在工業領域，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。寄云科技業務領域廣泛的優勢無疑為其邊緣計算業務的落地加分。通過邊緣計算技術，寄云科技提供了軟硬件一體的物聯網邊緣平臺—“邊緣智能一體機”，適用于中小規模物聯網應用場景，支持來自不同設備的實時數據匯聚，支持邊緣計算、數據存儲、數據同步；支持機器學習和AI分析模型的邊緣部署和實時應用，實現高級數據分析和實時決策；提供工控安全增強的運行環境，以容器化方式運行各類基于平臺開發和遠程部署的工業App，實現設備智能監控、設備故障預警與分析、網關集中管理等智能應用。

工業級別的設計：

支持寬溫-40到70度工作環境、寬壓輸入9-30V、可支持導軌式安裝。

豐富的應用：

內嵌基礎服務、寄云工業互聯平臺開發的應用可以部署到多個邊緣智能一體機。

邊云協同：

可被物聯網平臺統一管理、上傳數據至平臺、同步配置、應用及算法模型。

邊緣計算能力：

提供實時狀態監測、復雜指標計算、豐富告警策等。

開放能力：

提供容器化的開放平臺、對外提供數據訪問接口。

安全可靠：

經受長時間穩定運行考驗、支持TLS數據傳輸加密、第三方安全廠商合作等多重安全防護。

轉載來源：寄云科技

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