一、背景

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、5G等信息技術(shù)迅猛發(fā)展，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能物流、智能制造、智慧交通、智慧旅游、智慧建造等應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，傳感器、攝像頭、工業(yè)機器人、智能終端、智能加工設(shè)備等各類采集設(shè)備大量應(yīng)用，數(shù)據(jù)運算處理能力已成為影響工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用深度和廣度的重要因素。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量的繼續(xù)增加以及數(shù)據(jù)處理多樣化的要求，基于云端的大數(shù)據(jù)處理面臨諸多挑戰(zhàn)，在諸多場景下要求進行實時地、安全地處理和反饋，且是低延時，而云端處理需要較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源、存儲處理成本，面臨較大的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，并且難以保證低延時及實時性，這推動了靠近設(shè)備端的計算，即邊緣計算的不斷發(fā)展。

二、邊緣計算

邊緣計算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端服務(wù)。邊緣計算處于物理實體和工業(yè)連接之間，在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，在業(yè)務(wù)實時、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面提供服務(wù)，支持云端計算的調(diào)用。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的重要組成部分，邊緣計算在網(wǎng)絡(luò)通信、平臺應(yīng)用等方面提供計算服務(wù)，極大地拓展了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺收集和管理數(shù)據(jù)的范圍和能力。

(1)網(wǎng)絡(luò)邊緣計算

在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)部署邊緣計算模塊，構(gòu)建融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的分布式開放體系，支持對現(xiàn)有生產(chǎn)端的MES、ERP、CPS、傳感器、攝像頭等數(shù)據(jù)進行邊緣層采集。通過邊緣計算能夠“就近”提供邊緣智能服務(wù)，滿足工業(yè)在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務(wù)、安全與隱私保護等方面的需求。

(2)平臺邊緣計算

開展平臺邊緣計算智能的實時操作系統(tǒng)、分布式計算任務(wù)調(diào)度、邊云協(xié)同策略、邊緣計算智能算法和模塊等建設(shè)，在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣側(cè)進行映射，負責(zé)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時處理與業(yè)務(wù)快速優(yōu)化，滿足工業(yè)在虛擬化和資源抽象、超低時延數(shù)據(jù)感知、邊云協(xié)同、輕量級機器學(xué)習(xí)應(yīng)用等方面的需求。

三、邊緣計算的應(yīng)用

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，邊緣計算可支持生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化、設(shè)備互聯(lián)互通、輕量級集成等應(yīng)用。

(1)生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化

邊緣計算可在短時間內(nèi)從產(chǎn)品設(shè)計、材料采購、生產(chǎn)制造、銷售和物流等多個來源采集數(shù)據(jù)，通過邊緣層數(shù)據(jù)計算并進行分析整理，獲取各個場所的生產(chǎn)作業(yè)情況，對存在問題的工序或環(huán)節(jié)進行預(yù)警，數(shù)據(jù)無需傳到云端進行計算分析，為后續(xù)環(huán)節(jié)提供實時性提示，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進行再計算和分析，提出后續(xù)作業(yè)優(yōu)化方案及改進建議。

(2)設(shè)備互聯(lián)互通

邊緣計算收集系統(tǒng)間實時通信需求和服務(wù)質(zhì)量要求，運行優(yōu)化調(diào)度算法，轉(zhuǎn)化為對TSN交換機和5G網(wǎng)絡(luò)的配置，支持多種實時數(shù)據(jù)流傳輸。在保證信息安全基礎(chǔ)上，不僅把支持傳統(tǒng)接口和協(xié)議的設(shè)備接入邊緣計算平臺，而且通過引入數(shù)據(jù)抽象層，使得不能直接互聯(lián)互通的設(shè)備基于邊緣計算進行互聯(lián)互通，邊緣計算的低延遲性能可以保證設(shè)備間的實時橫向通信。

(3)輕量級升級

在不對自動化裝備進行大規(guī)模升級的情況下，通過增加邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣計算平臺和必要的邊緣數(shù)據(jù)采集終端，可以有效提高制造工廠的數(shù)字化水平，加強數(shù)據(jù)在制造系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)間的流動，基于邊緣計算平臺的微服務(wù)架構(gòu)，可以將大量實時規(guī)劃、優(yōu)化排版、設(shè)備監(jiān)控、故障診斷和分析、AGV調(diào)度等功能封裝在邊緣應(yīng)用程序上，實現(xiàn)了軟件與硬件平臺的解耦及智能應(yīng)用。

四、應(yīng)用建議

(1)做好規(guī)劃設(shè)計，著力需求牽引

企業(yè)應(yīng)結(jié)合數(shù)字化應(yīng)用場景，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣層、設(shè)施層、平臺層、應(yīng)用層等深入研究，梳理可能的邊緣場景，以需求為牽引，優(yōu)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，做好頂層數(shù)字化規(guī)劃設(shè)計，深化邊緣計算技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的應(yīng)用，提升邊緣數(shù)據(jù)采集能力、計算能力和協(xié)同能力，逐步夯實應(yīng)用基礎(chǔ)。

(2)加快平臺建設(shè)，深化應(yīng)用基礎(chǔ)

企業(yè)應(yīng)深化邊緣計算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的應(yīng)用，將邊緣計算模塊工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行結(jié)合，構(gòu)建工業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通體系，通過邊緣計算提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)采集能力、處理效率和響應(yīng)及時性，提升敏感數(shù)據(jù)的安全性，推進工業(yè)設(shè)備的互聯(lián)互通，提升自組織生產(chǎn)、智能排產(chǎn)、自動化作業(yè)等能力。

(3)加強運維服務(wù)，提升保障能力

企業(yè)應(yīng)加強人才培養(yǎng)及運維團隊建設(shè)，加大邊緣計算的研究和應(yīng)用力度，推進邊緣計算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，安排專人保障平臺建設(shè)及運維，提升邊緣計算運維和技術(shù)保障力度，加強對邊緣計算模塊日常運行情況、安全隱患情況、數(shù)據(jù)處理情況、數(shù)據(jù)傳輸情況等檢查，確保邊緣計算正常運轉(zhuǎn)。

五、結(jié)語

邊緣計算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)支撐，作為新型的數(shù)據(jù)計算架構(gòu)和組織形態(tài)，邊緣計算擴展了網(wǎng)絡(luò)計算的范疇，將計算從云中心擴展到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣，為用戶就近提供智能服務(wù)。隨著邊緣計算的不斷發(fā)展，其在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮的作用將更加突出。