邊緣計(jì)算與智能制造

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，制造業(yè)已經(jīng)發(fā)生了革命性的變化，人們也已經(jīng)討論了很多。許多研究預(yù)測(cè)，到2020年將有超過500億臺(tái)設(shè)備連接在一起。預(yù)計(jì)每個(gè)工廠每天收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)將超過14.4億，這意味著對(duì)連接性、計(jì)算能力、服務(wù)速度和質(zhì)量等方面有著前所未有的需求和期望。邊緣計(jì)算正是充分利用物聯(lián)網(wǎng)終端的嵌入式計(jì)算能力，并與云計(jì)算結(jié)合，通過云端的交互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的智能化。

提到了邊緣計(jì)算，小編再來(lái)談?wù)勛约簩?duì)于邊緣計(jì)算的理解。

邊緣計(jì)算就是在最靠近物理設(shè)備的使用現(xiàn)場(chǎng)，利用有限的硬件資源，完成設(shè)備層數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析等操作的軟硬件一體的解決方案。

工業(yè)4.0“被看作是以智能制造為主導(dǎo)的“第四次工業(yè)革命”，核心是有效利用這些數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)和自動(dòng)做出決策、預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)行動(dòng)以優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)出。這就需要巨大的處理能力，因此智能制造不僅會(huì)增加對(duì)長(zhǎng)期分析需求不斷增長(zhǎng)的云計(jì)算的需求，而且會(huì)增加邊緣計(jì)算的更多處理和存儲(chǔ)能力。

邊緣計(jì)算在智能制造技術(shù)架構(gòu)中的位置

邊緣層

使用鄰近網(wǎng)絡(luò)從邊緣節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。在邊緣層內(nèi)，邊緣網(wǎng)關(guān)（Edge Gateway）具有兩方面的作用，一方面與物理實(shí)體交互以獲取數(shù)據(jù)，另一方面通過接入網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)層連接。在一般情況下，邊緣網(wǎng)關(guān)是承擔(dān)邊緣計(jì)算的載體。

平臺(tái)層

接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)從企業(yè)層到邊緣層的控制命令。 平臺(tái)層整合流程并分析來(lái)自邊緣層和其他層的數(shù)據(jù)流，為設(shè)備和資產(chǎn)提供管理功能。 平臺(tái)層還提供一些通用的服務(wù)，如數(shù)據(jù)查詢和分析。

企業(yè)層

實(shí)現(xiàn)特定領(lǐng)域的應(yīng)用程序、決策支持系統(tǒng)，并為最終用戶提供人機(jī)交互界面。 企業(yè)層從邊緣和平臺(tái)層接收數(shù)據(jù)流。 它還向平臺(tái)層和邊緣層發(fā)出控制命令。

邊緣計(jì)算在智能制造中發(fā)揮的作用

邊緣計(jì)算就像神經(jīng)末梢一樣，它賦予了我們?cè)诿恳粋€(gè)聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備上的末端的智能化。它在智能制造中，發(fā)揮了以下作用：

1. 實(shí)時(shí)分析   

   邊緣層所進(jìn)行的分析更多是簡(jiǎn)單直接的數(shù)據(jù)處理與分析，例如原始值向工程值的轉(zhuǎn)換、報(bào)警規(guī)則的設(shè)置、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾后只將重要數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)或后端數(shù)據(jù)中心，減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力

2. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 

   邊緣網(wǎng)關(guān)應(yīng)有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，對(duì)來(lái)自設(shè)備層的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，報(bào)警、故障等信息做一定時(shí)間長(zhǎng)度的存儲(chǔ)。邊緣網(wǎng)關(guān)會(huì)不斷用新的數(shù)據(jù)覆蓋原有的超過一定時(shí)間周期的數(shù)據(jù)。邊緣側(cè)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中，只有必要的數(shù)據(jù)才會(huì)上傳到平臺(tái)層，這樣能夠節(jié)省大量的數(shù)據(jù)傳輸成本。同時(shí)也用于設(shè)備發(fā)生故障后的原因分析。

3. 連接與協(xié)議轉(zhuǎn)換 

   通過協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)IT與OT的融合，完成設(shè)備層與信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備種類繁多，所采用的協(xié)議也是種類繁多。因此，邊緣計(jì)算單元的首要任務(wù)是作為翻譯官，完成設(shè)備層眾多OT協(xié)議的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)化為IT協(xié)議。

4. 實(shí)時(shí)監(jiān)控 

   現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)設(shè)備狀態(tài)的及時(shí)查看以及操作。邊緣智能節(jié)點(diǎn)還能夠?qū)?shí)時(shí)分析的結(jié)果在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)時(shí)展示。

5. 反饋控制 

   邊緣網(wǎng)關(guān)在采集到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)后，能夠根據(jù)預(yù)置的規(guī)則對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)反饋控制。由此在邊緣層形成一個(gè)閉環(huán)——從數(shù)據(jù)采集，到分析，再到控制。在邊緣側(cè)進(jìn)行的這種閉環(huán)反饋控制能夠充分保證實(shí)時(shí)性。

到這里，我們似乎可以預(yù)見未來(lái)，在以AIoT核心技術(shù)為動(dòng)力，萬(wàn)物互聯(lián)的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)為原料，邊緣計(jì)算為終端觸角，一定能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型變革和升級(jí)迭代，更快速、更安全、更穩(wěn)健的實(shí)現(xiàn)屬于中國(guó)獨(dú)有的工業(yè)4.0，迎來(lái)引領(lǐng)世界的智能制造時(shí)代。