r" sty
文|衛(wèi)岳歌
西門子(中國)有限公司數(shù)字化工業(yè)集團副總裁
工廠自動化事業(yè)部總經(jīng)理
全球已經(jīng)掀起行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮，數(shù)字化是基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)化是支撐，智能化是目標。通過對人、物、環(huán)境、過程等對象進行數(shù)字化而產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值流動，以數(shù)據(jù)為生產(chǎn)要素，通過智能化為各行業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟和社會價值。
從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0，歷史的演進讓我們看到新工業(yè)革命正在因技術(shù)范式的轉(zhuǎn)變引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革，驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展。這次產(chǎn)業(yè)變革的過程就是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、各行各業(yè)如何用新技術(shù)來賦能的過程，最后實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智能的一種新經(jīng)濟業(yè)態(tài)。
事實上，數(shù)字化的發(fā)展創(chuàng)造了諸多經(jīng)濟和社會效益，包括更快速的信息獲取、更便捷的全球交流，但同時也給生產(chǎn)制造型企業(yè)帶來許多新挑戰(zhàn)。
為了幫助客戶充分利用工業(yè) 4.0 的潛力，西門子提供包含數(shù)字化企業(yè)核心要素在內(nèi)的一系列解決方案。借助于這些可擴展解決方案，離散工業(yè)及過程工業(yè)企業(yè)都可闊步邁向工業(yè) 4.0，實現(xiàn)涵蓋整個價值鏈的全面數(shù)字化。
憑借邊緣計算處理海量數(shù)據(jù)
在工業(yè)生產(chǎn)的不同控制和監(jiān)控環(huán)節(jié)中，每天可產(chǎn)生成千上萬的的海量數(shù)據(jù)，但當前只有小部分數(shù)據(jù)可以獲得處理，產(chǎn)生價值。無論是本地生產(chǎn)還是全球制造，網(wǎng)絡(luò)化程度越高，數(shù)據(jù)量越大。
生產(chǎn)制造型企業(yè)在本地處理數(shù)據(jù)時，往往會遇到挑戰(zhàn)：比如無法在自動化系統(tǒng)上導入和操作數(shù)據(jù)處理程序，而跨區(qū)域處理也并不現(xiàn)實。云計算確實能夠解決這個問題，但也面臨諸多困難。雖然云基礎(chǔ)設(shè)施非常高效，然而越來越多的企業(yè)需要在靠近生產(chǎn)現(xiàn)場端對數(shù)據(jù)進行實時處理以及更高的數(shù)據(jù)可用性。
長久以來，工業(yè)界始終高度關(guān)注數(shù)據(jù)的優(yōu)化利用——通過邊緣計算對于生產(chǎn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分布式處理日益成為致勝關(guān)鍵。邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放平臺(架構(gòu))，就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。它在云端與工廠中的互聯(lián)設(shè)備之間架起一座橋梁，使能智能資產(chǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能系統(tǒng)和智能服務。換句話說，邊緣層融合了IT和OT層，連接著虛擬世界和現(xiàn)實世界。
邊緣計算已成為一個重要技術(shù)，用于收集、控制和分析網(wǎng)絡(luò)邊緣上的數(shù)據(jù)。通過計算與數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域中的這種進步，工業(yè)領(lǐng)域和過程控制工廠變得更強，足以應對各種挑戰(zhàn)并充分利用基于互聯(lián)網(wǎng)的服務模型。因此，邊緣計算正在迅速發(fā)展為工業(yè)自動化與控制領(lǐng)域中的一個大趨勢。
工業(yè)邊緣計算將云計算優(yōu)勢下沉到現(xiàn)場層
Gartner的報告《Exploring the Edge: 12 Frontiers of Edge Computing》顯示，到2021年底將有超過50%的大型企業(yè)部署至少一個邊緣計算應用;到2023年底，50%以上的大型企業(yè)將至少部署6個用于物聯(lián)網(wǎng)或沉浸式體驗的邊緣計算應用，而2019年這一數(shù)字甚至不足1%。
工業(yè)的邊緣計算將云計算的優(yōu)勢下沉到現(xiàn)場層，我們稱之為1+1>2的效益。行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要云計算與邊緣計算的互相協(xié)同，兩者各有所長。云計算擅長全局性、非實時、長周期的大數(shù)據(jù)處理與分析，能夠在長周期維護、業(yè)務決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢;邊緣計算更適用局部性、實時、短周期數(shù)據(jù)的處理與分析，能更好地支撐本地業(yè)務的實時智能化決策與執(zhí)行。
西門子的工業(yè)邊緣計算整體服務包括邊緣管理、邊緣設(shè)備和邊緣應用程序。在邊緣管理方面，我們推出了工業(yè)邊緣平臺，通過提供設(shè)備級的數(shù)據(jù)處理，安全地將高度完善的分析技術(shù)和邊緣計算引入制造領(lǐng)域，使自動化設(shè)備得到進一步擴展。在西門子工業(yè)邊緣平臺上，用戶可以使用一系列描述性、診斷性、預測性和決策性的分析應用程序。上云服務可以與來自西門子、第三方供應商或終端用戶自己的邊緣應用程序結(jié)合在一個集成硬件和軟件的生態(tài)系統(tǒng)中，供自動化組件使用。
憑借工業(yè)邊緣數(shù)字化平臺，西門子可幫助用戶消減傳統(tǒng)本地數(shù)據(jù)處理與云計算數(shù)據(jù)處理之間的差距，以滿足個性化需求。通過邊緣計算，可以實時在本地處理海量數(shù)據(jù)。西門子向用戶提供了廣泛的應用程序，包括數(shù)據(jù)處理、通過Web服務器進行數(shù)據(jù)可視化、向云或IT基礎(chǔ)架構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)，以及開發(fā)應用程序的快速創(chuàng)新周期。此外，由于預處理了大量數(shù)據(jù)，只將最終相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆苹騃T基礎(chǔ)架構(gòu)，從而顯著減少了內(nèi)存占用和傳輸成本。西門子工業(yè)邊緣不僅支持西門子基于云的開放式操作系統(tǒng)MindSphere的云傳輸協(xié)議也支持消息隊列遙測傳輸(MQTT)，使數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠、高效。
西門子工業(yè)邊緣的一大亮點在于分布式的數(shù)據(jù)處理和基于應用軟件的數(shù)據(jù)分析方式，同時可以通過邊緣設(shè)備如西門子工控機SIMATIC IPC直接集成到自動化設(shè)備中。制造業(yè)企業(yè)可以選擇工業(yè)邊緣解決方案中的硬件和軟件組合來提升其靈活性和開放性，并無需擔憂數(shù)據(jù)的安全性。Industrial Edge平臺采用通用數(shù)據(jù)采集標準，用戶可輕松地從已有產(chǎn)線和設(shè)備中采集數(shù)據(jù)并使用邊緣方案。
邊緣計算疊加人工智能
邊緣計算擁有三類典型應用場景：
(1)人工智能與高級功能
● 機器邊緣提供數(shù)據(jù)用于學習的算法訓練等;
● 在機器邊緣部署 AI 模型，實現(xiàn)工藝過程控制和優(yōu)化;
● 應用于：預測性維護，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
(2)全球設(shè)備集中管理
● 預處理設(shè)備數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)饺魏卧?IT系統(tǒng);
● 集中管理全球設(shè)備，為 原始設(shè)備制造商(OEM)的全新業(yè)務模型(例如 SaaS)奠定基礎(chǔ)。
(3)數(shù)據(jù)采集與初步應用
● 如數(shù)據(jù)可視化，報警、預警等;
目前，西門子已將工業(yè)邊緣解決方案部署到汽車行業(yè)。在人工智能和機器學習領(lǐng)域，西門子正在和用戶合作開發(fā)一項前景廣闊的工業(yè)邊緣項目。例如，在汽車車身焊接質(zhì)檢工藝中，人工智能技術(shù)通常會應用于檢測焊槍自身以及在生產(chǎn)過程中的異常參數(shù)。利用工業(yè)邊緣提升并簡化這一工藝，將大大降低維護成本，并進一步提高生產(chǎn)效率。工業(yè)邊緣為某家車企配備了靠近車間的支持實時數(shù)據(jù)處理的運行環(huán)境，同時新增了功能確保在邊緣設(shè)備上可靠地運行人工智能算法?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的邊緣應用程序可輸入、處理和發(fā)布數(shù)據(jù)。同時，擁有專利技術(shù)的機器學習監(jiān)控系統(tǒng)保證了人工智能預測可信度。這個項目中，人工智能解決方案部署在工業(yè)邊緣中并可以進行數(shù)據(jù)的同步處理，結(jié)果數(shù)據(jù)將傳輸?shù)皆贫?云端設(shè)計期環(huán)境與邊緣運行期完全集成)。通過這一全新的解決方案可減少人工質(zhì)檢步驟，未來甚至有可能減少車身焊接點。
除此之外，在西門子成都數(shù)字化工廠，結(jié)合了人工智能與邊緣計算技術(shù)的視覺檢測系統(tǒng)，能夠在保證電路板生產(chǎn)質(zhì)量“零缺陷”的同時降低至少75%的人工復檢成本。工業(yè)邊緣計算疊加工業(yè)人工智能后，可以對自動化產(chǎn)生大幅度提升，可以實現(xiàn)在車間層級更好的智能化應用。
引領(lǐng)工業(yè)未來
西門子正在努力構(gòu)建由工業(yè)企業(yè)、設(shè)備制造商(OEM)、應用程序開發(fā)者、解決方案供應商，以及工程服務提供商組成的領(lǐng)先生態(tài)，為合作伙伴創(chuàng)造價值。邊緣應用可由西門子和第三方供應商通過工業(yè)邊緣應用商店提供，因此，用戶和機器制造商也可開發(fā)自己的應用程序，并可根據(jù)其機器的個性化需求進行定制。這些應用程序涵蓋了各行業(yè)和各應用場景，比如數(shù)據(jù)可視化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、工藝參數(shù)優(yōu)化等。已經(jīng)有多家合作伙伴和工業(yè)用戶公司加入了西門子工業(yè)邊緣生態(tài)，這為合作伙伴和客戶開發(fā)新的商業(yè)模式提供無限潛能。
我們不難發(fā)現(xiàn)，工業(yè)邊緣可優(yōu)化現(xiàn)場數(shù)據(jù)的使用，令一切變得更簡單、更靈活、更安全，進一步提高了工廠的生產(chǎn)效率。借助西門子工業(yè)邊緣生態(tài)系統(tǒng)和強力支持，企業(yè)和開發(fā)者更可將自己的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為真正的價值，而客戶則能夠輕松找出應對生產(chǎn)難題的解決方案。由此，西門子正在引領(lǐng)工業(yè)未來……
