數(shù)智化時代，邊緣計算作為新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊，產(chǎn)業(yè)同時橫跨OT、IT、CT多個領(lǐng)域，且涉及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、數(shù)據(jù)聚合、芯片、傳感、行業(yè)應(yīng)用多個產(chǎn)業(yè)鏈角色。
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)和重要支撐，邊緣計算技術(shù)/產(chǎn)品在各領(lǐng)域的應(yīng)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(fā)展規(guī)劃》中提到研發(fā)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等在工業(yè)領(lǐng)域的適用性技術(shù)，研發(fā)融合邊緣計算等新技術(shù)的新型裝備，在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》中提到加強邊緣計算的研發(fā)與推廣。
關(guān)鍵詞解讀：邊緣計算
云計算的軟硬件資源、網(wǎng)絡(luò)資源集中管理，按需動態(tài)擴縮，按使用量付費，核心是“Pay As You Go”。相對于集中式的云計算而言，邊緣計算則是分布式、去中心化，作為一種對云計算概念的延伸，計算節(jié)點和計算資源可以位于全球各地，主要是使用邊緣網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，更好地協(xié)同數(shù)據(jù)處理，完成應(yīng)用部署。在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用等核心能力，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命對敏捷互聯(lián)、實時控制、數(shù)據(jù)優(yōu)化、智能應(yīng)用、安全和隱私保護等方面的需求。邊緣計算節(jié)點充當資產(chǎn)、服務(wù)和系統(tǒng)的智能網(wǎng)關(guān)，架起物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁。
邊緣計算優(yōu)勢剖析
邊緣計算的優(yōu)勢一個是實時閉環(huán)，邊緣計算值得關(guān)注的是其極大地減少了分析處理的延遲。在邊緣計算出現(xiàn)之前，來自連接資產(chǎn)的數(shù)據(jù)必須從網(wǎng)絡(luò)邊緣傳回數(shù)據(jù)中心或云進行處理。這一延遲限制了企業(yè)快速(或自動)利用數(shù)據(jù)洞察的潛力?，F(xiàn)場在采集到生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，能夠根據(jù)云平臺指令，或者預置的規(guī)則對設(shè)備的運行進行自動反饋控制。由此在邊緣層形成從數(shù)據(jù)采集，到分析，再到控制的閉環(huán)。在邊緣側(cè)進行的閉環(huán)反饋控制能夠充分保證實時性。
另一個優(yōu)勢是基于機器學習和人工智能的海量邊緣數(shù)據(jù)預處理，利用邊緣計算，對邊緣的傳感器產(chǎn)生的大量高頻時序數(shù)據(jù)、圖片、視頻進行預處理，并過濾掉無效數(shù)據(jù)，再把處理結(jié)果上傳云端，以此來減少邊云之間的傳輸帶寬。
邊緣計算在工業(yè)應(yīng)用場景的探索
在智能制造中，邊緣計算廣泛適用于多種工業(yè)場景，例如減少帶寬、設(shè)備預防性維護、實時控制的參數(shù)優(yōu)化、故障檢測、計劃預測和供應(yīng)鏈優(yōu)化等。由于處理是在收集或生成數(shù)據(jù)的設(shè)備上或其附近進行的，因此，邊緣計算和分析非常適合于互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬受限的情況(例如海上石油平臺、礦山、偏遠的陸地石油鉆采等)。
另一個場景是基于機器學習和人工智能的邊緣分析，例如機器視覺離崗報警;AGV視覺導航，叉車自動駕駛;AOI質(zhì)檢，表面缺陷檢測;機器視覺作業(yè)規(guī)范檢測報警等場景[1]。另外，針對一些對隱私和安全要求較高的場景，邊緣計算設(shè)備也支持離網(wǎng)運行，例如軍工、核電等。
軟硬一體的輕量級邊緣物聯(lián)網(wǎng)平臺
寄云邊緣智能一體機
寄云科技所打造的邊緣智能一體機是一個軟硬件一體的輕量級邊緣物聯(lián)網(wǎng)平臺，提供邊緣數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算和應(yīng)用部署。
邊緣智能一體機提供桌面式和機架式兩種服務(wù)器，可以對接寄云及第三方的工業(yè)網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)邊緣數(shù)據(jù)的采集，提供時序數(shù)據(jù)庫和PostgreSQL數(shù)據(jù)庫存儲邊緣時序數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù);支持運行寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)的應(yīng)用，以及寄云數(shù)據(jù)分析模型開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的復雜算法模型，并提供容器化的運行環(huán)境支持第三方的應(yīng)用部署。
1、邊緣應(yīng)用
寄云邊緣智能一體機的邊緣應(yīng)用實現(xiàn)邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)分析、決策支持及可視化。對于數(shù)據(jù)分析，一體機提供邊緣端的數(shù)據(jù)預處理、公式指標計算、復雜算法模型指標計算;對于決策支持，一體機基于采集的數(shù)據(jù)及分析計算結(jié)果，利用規(guī)則引擎實現(xiàn)邊緣側(cè)的實時決策，實現(xiàn)實時告警及設(shè)備控制，而且提供復雜算法模型的運行環(huán)境，基于復雜算法模型的邊緣控制實現(xiàn)實時生產(chǎn)決策、工藝參數(shù)調(diào)整;對于可視化應(yīng)用，一體機自帶開箱即用的應(yīng)用，包括設(shè)備實時狀態(tài)監(jiān)測、告警統(tǒng)計分析、歷史數(shù)據(jù)查詢等，也支持客戶在寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺基于不同業(yè)務(wù)場景及需求開發(fā)的應(yīng)用在線下發(fā)到一體機。另外，一體機也支持部署第三方應(yīng)用。
2、容器與微服務(wù)
通過容器化封裝功能塊，微服務(wù)可以實現(xiàn)軟件與硬件的完全解耦，從而顯著提升邊緣計算系統(tǒng)的靈活性。對于高代碼方式開發(fā)的工業(yè)邊緣App，需要將工業(yè)邊緣App從云端或者網(wǎng)關(guān)部署到邊緣計算節(jié)點上。容器化工業(yè)邊緣App能保證從開發(fā)環(huán)境部署到生產(chǎn)環(huán)境的一致性，開發(fā)者將封裝完成的容器上傳到云端的工業(yè)邊緣App市場，系統(tǒng)集成商或者設(shè)備制造商可以根據(jù)需求從云端購買相應(yīng)的工業(yè)邊緣App，并且通過簡易配置部署到邊緣計算節(jié)點。[2]
寄云邊緣智能一體機提供了容器化的開放運行環(huán)境以及基于物實例的REST API數(shù)據(jù)服務(wù)，支持客戶在云端高代碼的方式開發(fā)第三方行業(yè)應(yīng)用，通過鏡像的方式部署到一體機，然后通過門戶集成的方式進行集成。
3、邊云協(xié)同
寄云邊緣智能一體機的邊云協(xié)同功能實現(xiàn)邊緣端和云端(數(shù)據(jù)中心或者物聯(lián)平臺)的協(xié)同，主要包括數(shù)據(jù)協(xié)同、應(yīng)用協(xié)同、算法模型協(xié)同。
■ 數(shù)據(jù)協(xié)同：數(shù)據(jù)同步是邊緣側(cè)采集、預處理以及計算的數(shù)據(jù)同步到云端，一體機負責終端數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)進行初步處理與分析，并將處理結(jié)果以及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至云端，支持實時上傳和斷網(wǎng)續(xù)傳。另外，云端的控制指令及數(shù)據(jù)也能夠下發(fā)到邊緣側(cè)。邊緣計算平臺(一體機)與云平臺(物聯(lián)網(wǎng)平臺)在數(shù)據(jù)層面協(xié)同，支持數(shù)據(jù)在邊緣與云端可控有序流動，形成完整的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑，高效低成本地對數(shù)據(jù)進行生命周期管理與價值挖掘;
■ 應(yīng)用協(xié)同：在云端的寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺上通過零代碼的方式快速開發(fā)邊緣應(yīng)用，然后把應(yīng)用和相關(guān)數(shù)據(jù)打包，通過在線下發(fā)及離線導入的方式部署于邊緣側(cè)。應(yīng)用和數(shù)據(jù)導入一體機后，不需要重啟一體機系統(tǒng)即可使用相關(guān)應(yīng)用;
■ 算法模型協(xié)同：利用云端的寄云數(shù)據(jù)分析模型開發(fā)系統(tǒng)構(gòu)建基于機器學習和人工智能的復雜算法模型，通過在線下發(fā)及離線導入的方式部署到一體機。在邊緣側(cè)實現(xiàn)實時的推理和數(shù)據(jù)分析。
邊云協(xié)同的主要特點包括：平臺開發(fā)+分布式部署。平臺基于海量歷史數(shù)據(jù)的回傳和分析，開發(fā)應(yīng)用和模型，邊緣端提供實時的應(yīng)用和模型運行環(huán)境。通過平臺實現(xiàn)分布式的部署到一體機，既能快速便捷的實時部署，同時降低總體部署成本。
4、邊緣安全
寄云邊緣智能一體機，作為軟硬一體且開箱即用的邊緣解決方案，一方面提供了基于安全操作系統(tǒng)的硬件資源合作，構(gòu)建安全的業(yè)務(wù)底座。安全能力組件化部署于業(yè)務(wù)設(shè)備或業(yè)務(wù)能力組件化部署安全系統(tǒng)中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與安全相互促進。另一方面，提供安全告警信息與物理工況異常的融合分析，實現(xiàn)了全面的安全融合。
助力工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型：邊緣智能一體機應(yīng)用分享
針對于某國內(nèi)陸地石油鉆機廠商所面臨的包括鉆機設(shè)備位置偏僻和設(shè)備分散、 人工巡檢所導致的維護成本高、以及關(guān)鍵零部件故障會造成巨大直接和間接損失等挑戰(zhàn)。
寄云科技經(jīng)過充分的調(diào)研及分析，為該客戶提供了完備的邊緣智能一體機解決方案，幫助其有效整合鉆機設(shè)備的設(shè)計數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、運維檔案等數(shù)據(jù)資源，深入分析并挖掘基于機理的機組失效模型，掌握故障和性能退化趨勢，形成具有遠程監(jiān)控、智能報警、預測性維護、健康報告為一體的智能預測性維護系統(tǒng)，將提升產(chǎn)能和降低成本及風險有效結(jié)合，更好的輔助和推動企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的切實落地。目前，該企業(yè)為其每臺鉆機配置了寄云邊緣智能一體機，每年幫助企業(yè)大幅降低鉆機維修成本，實現(xiàn)對關(guān)鍵故障的提前預警，有效規(guī)避非計劃停機，減少生產(chǎn)過程損失。
【參考資料】
[1] 5G+MEC全域物聯(lián)解決方案，邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
[2]Industrial Edge Computing: Enabling Embedded Intelligence, Wenbin Dai, Senior Member, IEEE, Victor Huang, Life Senior Member, IEEE, Yang Shi, Fellow, IEEE, Hiroaki Nishi, Senior Member, IEEE, Valeriy Vyatkin, Senior Member, IEEE, Xinping Guan, Fellow, IEEE
文章來源：寄云科技
（轉(zhuǎn)載）
