工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造是當(dāng)前制造業(yè)的主要趨勢。智能制造在帶來眾多好處的同時，也給制造企業(yè)帶來了一些普遍的挑戰(zhàn)。“邊緣計算”成為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和海量可用數(shù)據(jù)，提高整個企業(yè)和生產(chǎn)制造的數(shù)字化水平以及充分利用數(shù)據(jù)變得至關(guān)重要，因為這不僅需要協(xié)調(diào)復(fù)雜的人力配置、工作流程、物料搬運(yùn)和自動化設(shè)備，而且還要滿足生產(chǎn)目標(biāo)的要求。

不過，最重要的可能是能夠讓控制工程師、生產(chǎn)線工人和設(shè)計工程師了解這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從中獲取切實可行的獨到見解并為業(yè)務(wù)決策提供實時支持。

不斷發(fā)展的數(shù)字技術(shù)帶來更多功能，為離散型制造企業(yè)創(chuàng)造更多機(jī)會來提高運(yùn)營效率和可靠性。但同時，制造企業(yè)需要可靠地采集關(guān)鍵運(yùn)營數(shù)據(jù)并在本地處理數(shù)據(jù)，即便在帶寬受限的情況下也不會出現(xiàn)延遲。這導(dǎo)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(shè)備和流程的環(huán)境中，例如工廠車間、生產(chǎn)機(jī)器或生產(chǎn)線。

采取進(jìn)一步措施優(yōu)化智能制造，不僅會帶來眾多好處，而且實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制造企業(yè)也將面臨一些普遍的挑戰(zhàn)。

01

離散型制造企業(yè)面臨的智能制造挑戰(zhàn)

部署現(xiàn)代制造軟件堆棧：

離散型制造企業(yè)部署了現(xiàn)代制造堆棧，通過一系列軟件應(yīng)用程序?qū)?a target="_blank">PLC與HMI/SCADA和DCS系統(tǒng)連接起來，以提高設(shè)備性能并加強(qiáng)對企業(yè)和整個運(yùn)營狀況的監(jiān)測。

標(biāo)準(zhǔn)化與可擴(kuò)展性：

大多數(shù)制造企業(yè)在多年的運(yùn)營中，通過投資定制硬件和軟件或數(shù)次資產(chǎn)收購，積累了各種各樣的應(yīng)用程序和設(shè)備；這導(dǎo)致出現(xiàn)了迥然不同的元素，形成了“自動化孤島”。

維護(hù)與支持：

由于迥異的系統(tǒng)和遺留的基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)崩潰或設(shè)備故障時有發(fā)生，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)損失和計劃外宕機(jī)。

成本與復(fù)雜程度：

雖然運(yùn)營技術(shù)(OT)團(tuán)隊因擔(dān)心風(fēng)險而不愿改變流程或設(shè)備，但他們同樣面臨著調(diào)整成本以及為未來復(fù)雜局面提供支持的挑戰(zhàn)。對于信息技術(shù)(IT)團(tuán)隊而言，這也是一個障礙。

雖然上述種種挑戰(zhàn)似乎有點令人生畏，但是制造企業(yè)通過充分利用可靠的邊緣計算平臺，已成功化解了這些挑戰(zhàn)，并且改進(jìn)了智能制造。

02

邊緣計算是化解智能制造挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)

離散制造是一種復(fù)雜的流程，需要跟蹤許多活動部件的生產(chǎn)歷史，這涉及多個部門和員工，以及大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)、技術(shù)和設(shè)備。離散型制造企業(yè)使用簡單、安全的自動化邊緣計算平臺，可以滿足智能制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。

邊緣計算平臺有助于企業(yè)：

排除計劃外宕機(jī)并最大限度地提高可用性

現(xiàn)代邊緣計算平臺提供內(nèi)置的容錯、支持和管理組合式功能，安全運(yùn)行任務(wù)關(guān)鍵型制造應(yīng)用程序，并且不會宕機(jī)。

無縫部署并集成現(xiàn)代制造堆棧

邊緣計算平臺專為在運(yùn)營邊緣或其附近位置（通常是惡劣和/或遠(yuǎn)程環(huán)境中）運(yùn)行而構(gòu)建，平臺提供對數(shù)據(jù)源的實時、連貫訪問，并且可以在整個運(yùn)營過程中部署，從而提高處理能力和整體可用性。

簡化、標(biāo)準(zhǔn)化和擴(kuò)展部署

工程師利用標(biāo)準(zhǔn)平臺（具備將可重復(fù)使用的配置文件提取到其他平臺的功能）掌握了一種標(biāo)準(zhǔn)化方法來實現(xiàn)多元化組件之間的無縫連接和數(shù)據(jù)交換，無論這些組件是在單個OT機(jī)器上，還是在跨多個工廠的幾十個分散安裝中。

實現(xiàn)KPI并降低總擁有成本(TCO)

邊緣計算平臺憑借內(nèi)置冗余提供所需的可靠性，同時簡化對重要基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)與支持。這將提高設(shè)備綜合效能(OEE)、改進(jìn)生產(chǎn)目標(biāo)，降低成本和復(fù)雜程度。

遵守IT安全標(biāo)準(zhǔn)

滿足企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的邊緣計算平臺會將重要數(shù)據(jù)保留在制造工廠內(nèi)，通過這種方式為抵御網(wǎng)絡(luò)威脅提供一層額外防護(hù)，同時安全地連接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獲益匪淺，成為智能制造領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。對于擁有多個生產(chǎn)基地和制造工廠的企業(yè)而言尤為如此。推出可靠且可擴(kuò)展的邊緣計算平臺（或多個平臺）以確保全球標(biāo)準(zhǔn)化，有助于制造企業(yè)實現(xiàn)智能工廠計劃。

03

邊緣計算彌合OT與IT之間的差距

過去，OT與IT之間存在差距。近來，離散制造環(huán)境的數(shù)字化涉及這兩個不同但又相互關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域，特別是在智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措變得越來越必要的當(dāng)下。

終端用戶、原始設(shè)備制造商(OEM)和SI花費(fèi)了大量的精力來定制、集成和支持OT/IT解決方案。邊緣計算近年來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?qū)Ｗ⒂谕瓿筛黜桹T任務(wù)，包括設(shè)備操作、維護(hù)和測試、流程優(yōu)化、機(jī)器和流程運(yùn)行狀況監(jiān)測，以及安全與合規(guī)。然而，他們常常面臨著發(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(tuán)隊的同事合作，選擇合適的制造應(yīng)用程序和功能，推進(jìn)運(yùn)營取得進(jìn)展并創(chuàng)造價值。

與之相反的是，IT人員精通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全、軟件和系統(tǒng)集成以及數(shù)據(jù)分析，但他/她們往往缺乏對OT運(yùn)行和工廠車間的獨到見解。

過去幾十年來，工業(yè)硬件、軟件和通信技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，但是，基于OT的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品卻沒有達(dá)到完整的智能制造解決方案的預(yù)期。需要加強(qiáng)邊緣位置的數(shù)據(jù)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(xiàn)代邊緣計算平臺的功能必須遠(yuǎn)超工廠車間中安裝的現(xiàn)成可用的服務(wù)器，并且它比數(shù)據(jù)中心部署的復(fù)雜服務(wù)器配置更便于使用。而邊緣應(yīng)用程序需要提供原生冗余的專用定制硬件，適用于工廠車間或現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫。管理邊緣計算平臺的規(guī)定必須全面詳實，且便于現(xiàn)場人員輕松使用。虛擬化也是部署智能制造所需的各種應(yīng)用程序的關(guān)鍵，并且應(yīng)該隨時可用。

離散型制造企業(yè)的規(guī)范制定者和設(shè)計人員應(yīng)該專注于開發(fā)具備冗余、管理和虛擬化功能的邊緣計算平臺，提供所需的簡單、安全的自動化邊緣計算能力，從而克服智能制造挑戰(zhàn)并實現(xiàn)有價值的發(fā)展成果。

以下是一些突顯上述要點的具體用例

質(zhì)量監(jiān)測和控制：邊緣計算平臺最常見的一個初始用途，是用于改進(jìn)一臺或多臺機(jī)器的監(jiān)測和控制。

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

啟用邊緣到云的數(shù)據(jù)架構(gòu)：以最高卓越水平運(yùn)營的離散型制造企業(yè)可以優(yōu)化整個價值鏈。這不僅包括提高生產(chǎn)線性能，而且還包括協(xié)調(diào)各個方面的因素，從工廠車間的機(jī)械和設(shè)備到本地數(shù)據(jù)中心，再到云端或全球數(shù)據(jù)中心。

04

運(yùn)用邊緣計算，實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展

尋求優(yōu)化運(yùn)營的企業(yè)，需要落實數(shù)據(jù)驅(qū)動型智能制造，而拼湊使用自定義解決方案和局部解決方案則幾乎無法實現(xiàn)這樣的目標(biāo)。

終端用戶需要一個功能全面且用戶友好的邊緣計算平臺來為這些工作提供支持，這個平臺是可擴(kuò)展的，便于用戶可以從單個安裝開始，然后逐步擴(kuò)展，將成功經(jīng)驗推廣開來。

對于處于復(fù)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，讓這些企業(yè)可以獲得數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造的所有好處。

本文內(nèi)容來源于《現(xiàn)代邊緣計算技術(shù)將加速推動離散型制造企業(yè)的智能制造計劃》白皮書

審核編輯：黃飛

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