邊緣計算：智能制造不可或缺的一環(huán)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、數字化轉型和智能制造是當前制造業(yè)的主要趨勢。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?！斑吘売嬎恪背蔀榱藨獙@些挑戰的關(guān)鍵基礎設施。

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和海量可用數據，提高整個(gè)企業(yè)和生產(chǎn)制造的數字化水平以及充分利用數據變得至關(guān)重要，因為這不僅需要協(xié)調復雜的人力配置、工作流程、物料搬運和自動(dòng)化設備，而且還要滿(mǎn)足生產(chǎn)目標的要求。

不過(guò)，最重要的可能是能夠讓控制工程師、生產(chǎn)線(xiàn)工人和設計工程師了解這些關(guān)鍵數據，從中獲取切實(shí)可行的獨到見(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 )造更多機會(huì )來(lái)提高運營(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)鍵運營(yíng)數據并在本地處理數據，即便在帶寬受限的情況下也不會(huì )出現延遲。這導致制造企業(yè)需要將計算能力（邊緣計算平臺）部署到靠近關(guān)鍵設備和流程的環(huán)境中，例如工廠(chǎng)車(chē)間、生產(chǎn)機器或生產(chǎn)線(xiàn)。

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)施數字化轉型的制造企業(yè)也將面臨一些普遍的挑戰。

01

離散型制造企業(yè)面臨的智能制造挑戰

部署現代制造軟件堆棧：

離散型制造企業(yè)部署了現代制造堆棧，通過(guò)一系列軟件應用程序將PLC與HMI/SCADA和DCS系統連接起來(lái)，以提高設備性能并加強對企業(yè)和整個(gè)運營(yíng)狀況的監測。

標準化與可擴展性：

大多數制造企業(yè)在多年的運營(yíng)中，通過(guò)投資定制硬件和軟件或數次資產(chǎn)收購，積累了各種各樣的應用程序和設備；這導致出現了迥然不同的元素，形成了“自動(dòng)化孤島”。

維護與支持：

由于迥異的系統和遺留的基礎設施，系統崩潰或設備故障時(shí)有發(fā)生，從而導致嚴重的生產(chǎn)損失和計劃外宕機。

成本與復雜程度：

雖然運營(yíng)技術(shù)(OT)團隊因擔心風(fēng)險而不愿改變流程或設備，但他們同樣面臨著(zhù)調整成本以及為未來(lái)復雜局面提供支持的挑戰。對于信息技術(shù)(IT)團隊而言，這也是一個(gè)障礙。

雖然上述種種挑戰似乎有點(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算平臺，已成功化解了這些挑戰，并且改進(jìn)了智能制造。

02

邊緣計算是化解智能制造挑戰的基礎

離散制造是一種復雜的流程，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(mén)和員工，以及大量關(guān)鍵數據、技術(shù)和設備。離散型制造企業(yè)使用簡(jiǎn)單、安全的自動(dòng)化邊緣計算平臺，可以滿(mǎn)足智能制造的數字化轉型需求。

邊緣計算平臺有助于企業(yè)：

排除計劃外宕機并最大限度地提高可用性

現代邊緣計算平臺提供內置的容錯、支持和管理組合式功能，安全運行任務(wù)關(guān)鍵型制造應用程序，并且不會(huì )宕機。

無(wú)縫部署并集成現代制造堆棧

邊緣計算平臺專(zhuān)為在運營(yíng)邊緣或其附近位置（通常是惡劣和/或遠程環(huán)境中）運行而構建，平臺提供對數據源的實(shí)時(shí)、連貫訪(fǎng)問(wèn)，并且可以在整個(gè)運營(yíng)過(guò)程中部署，從而提高處理能力和整體可用性。

簡(jiǎn)化、標準化和擴展部署

工程師利用標準平臺（具備將可重復使用的配置文件提取到其他平臺的功能）掌握了一種標準化方法來(lái)實(shí)現多元化組件之間的無(wú)縫連接和數據交換，無(wú)論這些組件是在單個(gè)OT機器上，還是在跨多個(gè)工廠(chǎng)的幾十個(gè)分散安裝中。

實(shí)現KPI并降低總擁有成本(TCO)

邊緣計算平臺憑借內置冗余提供所需的可靠性，同時(shí)簡(jiǎn)化對重要基礎設施的維護與支持。這將提高設備綜合效能(OEE)、改進(jìn)生產(chǎn)目標，降低成本和復雜程度。

遵守IT安全標準

滿(mǎn)足企業(yè)安全標準的邊緣計算平臺會(huì )將重要數據保留在制造工廠(chǎng)內，通過(guò)這種方式為抵御網(wǎng)絡(luò )威脅提供一層額外防護，同時(shí)安全地連接IT與OT網(wǎng)絡(luò )。

離散型制造企業(yè)充分利用邊緣計算平臺將會(huì )獲益匪淺，成為智能制造領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。對于擁有多個(gè)生產(chǎn)基地和制造工廠(chǎng)的企業(yè)而言尤為如此。推出可靠且可擴展的邊緣計算平臺（或多個(gè)平臺）以確保全球標準化，有助于制造企業(yè)實(shí)現智能工廠(chǎng)計劃。

03

邊緣計算彌合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字化轉型舉措變得越來(lái)越必要的當下。

終端用戶(hù)、原始設備制造商(OEM)和SI花費了大量的精力來(lái)定制、集成和支持OT/IT解決方案。邊緣計算近年來(lái)已成為一項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人員必須能夠專(zhuān)注于完成各項OT任務(wù)，包括設備操作、維護和測試、流程優(yōu)化、機器和流程運行狀況監測，以及安全與合規。然而，他們常常面臨著(zhù)發(fā)揮IT職能作用的風(fēng)險，對工業(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團隊的同事合作，選擇合適的制造應用程序和功能，推進(jìn)運營(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 )基礎設施、網(wǎng)絡(luò )安全、軟件和系統集成以及數據分析，但他/她們往往缺乏對OT運行和工廠(chǎng)車(chē)間的獨到見(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(zhù)進(jìn)步，但是，基于OT的標準產(chǎn)品卻沒(méi)有達到完整的智能制造解決方案的預期。需要加強邊緣位置的數據連接和處理能力，支持OT和IT在智能制造中發(fā)揮各自的作用。

04

邊緣計算的好處與用例

現代邊緣計算平臺的功能必須遠超工廠(chǎng)車(chē)間中安裝的現成可用的服務(wù)器，并且它比數據中心部署的復雜服務(wù)器配置更便于使用。而邊緣應用程序需要提供原生冗余的專(zhuān)用定制硬件，適用于工廠(chǎng)車(chē)間或現場(chǎng)數據庫。管理邊緣計算平臺的規定必須全面詳實(shí)，且便于現場(chǎng)人員輕松使用。虛擬化也是部署智能制造所需的各種應用程序的關(guān)鍵，并且應該隨時(shí)可用。

離散型制造企業(yè)的規范制定者和設計人員應該專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)具備冗余、管理和虛擬化功能的邊緣計算平臺，提供所需的簡(jiǎn)單、安全的自動(dòng)化邊緣計算能力，從而克服智能制造挑戰并實(shí)現有價(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)量監測和控制：邊緣計算平臺最常見(jiàn)的一個(gè)初始用途，是用于改進(jìn)一臺或多臺機器的監測和控制。

連接到制造執行系統(MES)：隨著(zhù)離散型制造企業(yè)變得越來(lái)越復雜，邊緣計算平臺在PLC和SCADA系統與更高級別的制造執行系統(MES)之間架起了一座橋梁，以擴展監測和控制并創(chuàng )建集成式制造堆棧。

啟用邊緣到云的數據架構：以最高卓越水平運營(yíng)的離散型制造企業(yè)可以?xún)?yōu)化整個(gè)價(jià)值鏈。這不僅包括提高生產(chǎn)線(xiàn)性能，而且還包括協(xié)調各個(gè)方面的因素，從工廠(chǎng)車(chē)間的機械和設備到本地數據中心，再到云端或全球數據中心。

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運用邊緣計算，實(shí)現現代化發(fā)展

尋求優(yōu)化運營(yíng)的企業(yè)，需要落實(shí)數據驅動(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)現這樣的目標。

終端用戶(hù)需要一個(gè)功能全面且用戶(hù)友好的邊緣計算平臺來(lái)為這些工作提供支持，這個(gè)平臺是可擴展的，便于用戶(hù)可以從單個(gè)安裝開(kāi)始，然后逐步擴展，將成功經(jīng)驗推廣開(kāi)來(lái)。

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

本文內容來(lái)源于《現代邊緣計算技術(shù)將加速推動(dòng)離散型制造企業(yè)的智能制造計劃》白皮書(shū)

審核編輯：黃飛

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