边缘计算：智能制造不可或缺的一环

工业物联网(IIoT)、数字化转型和智能制造是当前制造业的主要趋势。智能制造在带来众多好处的同时，也给制造企业带来了一些普遍的挑战。“边缘计算”成为了应对这些挑战的关键基础设施。

随着网络的发展和海量可用数据，提高整个企业和生产制造的数字化水平以及充分利用数据变得至关重要，因为这不仅需要协调复杂的人力配置、工作流程、物料搬运和自动化设备，而且还要满足生产目标的要求。

不过，最重要的可能是能够让控制工程师、生产线工人和设计工程师了解这些关键数据，从中获取切实可行的独到见解并为业务决策提供实时支持。

不断发展的数字技术带来更多功能，为离散型制造企业创造更多机会来提高运营效率和可靠性。但同时，制造企业需要可靠地采集关键运营数据并在本地处理数据，即便在带宽受限的情况下也不会出现延迟。这导致制造企业需要将计算能力（边缘计算平台）部署到靠近关键设备和流程的环境中，例如工厂车间、生产机器或生产线。

采取进一步措施优化智能制造，不仅会带来众多好处，而且实施数字化转型的制造企业也将面临一些普遍的挑战。

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离散型制造企业面临的智能制造挑战

部署现代制造软件堆栈：

离散型制造企业部署了现代制造堆栈，通过一系列软件应用程序将PLC与HMI/SCADA和DCS系统连接起来，以提高设备性能并加强对企业和整个运营状况的监测。

标准化与可扩展性：

大多数制造企业在多年的运营中，通过投资定制硬件和软件或数次资产收购，积累了各种各样的应用程序和设备；这导致出现了迥然不同的元素，形成了“自动化孤岛”。

维护与支持：

由于迥异的系统和遗留的基础设施，系统崩溃或设备故障时有发生，从而导致严重的生产损失和计划外宕机。

成本与复杂程度：

虽然运营技术(OT)团队因担心风险而不愿改变流程或设备，但他们同样面临着调整成本以及为未来复杂局面提供支持的挑战。对于信息技术(IT)团队而言，这也是一个障碍。

虽然上述种种挑战似乎有点令人生畏，但是制造企业通过充分利用可靠的边缘计算平台，已成功化解了这些挑战，并且改进了智能制造。

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边缘计算是化解智能制造挑战的基础

离散制造是一种复杂的流程，需要跟踪许多活动部件的生产历史，这涉及多个部门和员工，以及大量关键数据、技术和设备。离散型制造企业使用简单、安全的自动化边缘计算平台，可以满足智能制造的数字化转型需求。

边缘计算平台有助于企业：

排除计划外宕机并最大限度地提高可用性

现代边缘计算平台提供内置的容错、支持和管理组合式功能，安全运行任务关键型制造应用程序，并且不会宕机。

无缝部署并集成现代制造堆栈

边缘计算平台专为在运营边缘或其附近位置（通常是恶劣和/或远程环境中）运行而构建，平台提供对数据源的实时、连贯访问，并且可以在整个运营过程中部署，从而提高处理能力和整体可用性。

简化、标准化和扩展部署

工程师利用标准平台（具备将可重复使用的配置文件提取到其他平台的功能）掌握了一种标准化方法来实现多元化组件之间的无缝连接和数据交换，无论这些组件是在单个OT机器上，还是在跨多个工厂的几十个分散安装中。

实现KPI并降低总拥有成本(TCO)

边缘计算平台凭借内置冗余提供所需的可靠性，同时简化对重要基础设施的维护与支持。这将提高设备综合效能(OEE)、改进生产目标，降低成本和复杂程度。

遵守IT安全标准

满足企业安全标准的边缘计算平台会将重要数据保留在制造工厂内，通过这种方式为抵御网络威胁提供一层额外防护，同时安全地连接IT与OT网络。

离散型制造企业充分利用边缘计算平台将会获益匪浅，成为智能制造领域的领头羊。对于拥有多个生产基地和制造工厂的企业而言尤为如此。推出可靠且可扩展的边缘计算平台（或多个平台）以确保全球标准化，有助于制造企业实现智能工厂计划。

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边缘计算弥合OT与IT之间的差距

过去，OT与IT之间存在差距。近来，离散制造环境的数字化涉及这两个不同但又相互关联的领域，特别是在智能制造和数字化转型举措变得越来越必要的当下。

终端用户、原始设备制造商(OEM)和SI花费了大量的精力来定制、集成和支持OT/IT解决方案。边缘计算近年来已成为一项非常重要的中间技术，可有效连接OT与IT两种环境，而且二者之间有重叠。

离散型制造企业中的OT人员必须能够专注于完成各项OT任务，包括设备操作、维护和测试、流程优化、机器和流程运行状况监测，以及安全与合规。然而，他们常常面临着发挥IT职能作用的风险，对工业PC或老化的服务器进行故障诊断。

此外，他们还必须与IT团队的同事合作，选择合适的制造应用程序和功能，推进运营取得进展并创造价值。

与之相反的是，IT人员精通网络基础设施、网络安全、软件和系统集成以及数据分析，但他/她们往往缺乏对OT运行和工厂车间的独到见解。

过去几十年来，工业硬件、软件和通信技术取得了显著进步，但是，基于OT的标准产品却没有达到完整的智能制造解决方案的预期。需要加强边缘位置的数据连接和处理能力，支持OT和IT在智能制造中发挥各自的作用。

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边缘计算的好处与用例

现代边缘计算平台的功能必须远超工厂车间中安装的现成可用的服务器，并且它比数据中心部署的复杂服务器配置更便于使用。而边缘应用程序需要提供原生冗余的专用定制硬件，适用于工厂车间或现场数据库。管理边缘计算平台的规定必须全面详实，且便于现场人员轻松使用。虚拟化也是部署智能制造所需的各种应用程序的关键，并且应该随时可用。

离散型制造企业的规范制定者和设计人员应该专注于开发具备冗余、管理和虚拟化功能的边缘计算平台，提供所需的简单、安全的自动化边缘计算能力，从而克服智能制造挑战并实现有价值的发展成果。

以下是一些突显上述要点的具体用例

质量监测和控制：边缘计算平台最常见的一个初始用途，是用于改进一台或多台机器的监测和控制。

连接到制造执行系统(MES)：随着离散型制造企业变得越来越复杂，边缘计算平台在PLC和SCADA系统与更高级别的制造执行系统(MES)之间架起了一座桥梁，以扩展监测和控制并创建集成式制造堆栈。

启用边缘到云的数据架构：以最高卓越水平运营的离散型制造企业可以优化整个价值链。这不仅包括提高生产线性能，而且还包括协调各个方面的因素，从工厂车间的机械和设备到本地数据中心，再到云端或全球数据中心。

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运用边缘计算，实现现代化发展

寻求优化运营的企业，需要落实数据驱动型智能制造，而拼凑使用自定义解决方案和局部解决方案则几乎无法实现这样的目标。

终端用户需要一个功能全面且用户友好的边缘计算平台来为这些工作提供支持，这个平台是可扩展的，便于用户可以从单个安装开始，然后逐步扩展，将成功经验推广开来。

对于处于复杂的离散制造环境中的领军企业而言，边缘计算平台可以将OT与IT连接起来，让这些企业可以获得数字化转型和智能制造的所有好处。

本文内容来源于《现代边缘计算技术将加速推动离散型制造企业的智能制造计划》白皮书

审核编辑：黄飞