邊緣計算利用嵌入式計算能力助推智能制造發展
數字化時代需要智能數據
隨著信息物理融合系統以及物聯網的發展,數據已經成為制造業發展的重要因素。世界各地間的連接正變得日益緊密,數以十億計的智能設備和機器產生大量的數據,在虛擬世界和現實世界之間搭起了橋梁。的制造業企業都在努力轉變為數字化企業,使產品更加智能,使生產產品的機器更加智能。
不久的未來,生產過程中的每一步都將在虛擬世界被設計、仿真以及優化,為真實的物理世界包括物料、產品、工廠等建立起一個高度仿真的數字化“雙胞胎”。其中,我們不僅需要“大數據”,更需要“智能數據”。
然而,正如和利時集團技術總監朱毅明所言,工業制造企業數字化轉型面臨的挑戰在于數字化技術引起的傳統生產模式和生產管理體系的變革,不能簡單地以物理存在的工廠為藍本構建數字化雙胞胎。
盡管目前中國工業制造企業的轉型升級迫在眉睫,但大部分企業,尤其是中小型企業的技術力量有限,資金普遍緊張,在數字化轉型過程中困難重重。機械工業自動化研究所副總工程師謝兵兵表示,采用標準的、安全可靠的、低成本的ICT技術和產品,構建CPS,特別是CPSS(信息物理生產系統),提高生產制造的質量、效益和柔性,提高企業的市場競爭力,是企業共同的期盼。
邊緣計算——CPS的核心
據IDC(互聯網數據中心)數據統計,到2020年將有超過500億的終端與設備聯網。未來超過50%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存。面對行業數字化轉型的趨勢,我們需要全面物聯海量的傳感數據;將OT(OperationTechnology)與ICT(Information and Communication Technology)融合,形成數據驅動的分布式智能控制;應用具有高實時性;與物理系統的交互具備高安全性。而邊緣計算正是充分利用物端的嵌入式計算能力,以分布式信息處理的方式實現物端的智能和自治,并與云計算結合,通過云端的交互協作,實現系統整體的智能化。在智能互聯的網絡邊緣側,面向分布式的感知、決策與控制的通信與計算將迎來革命性的發展機遇。
邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智能服務,滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。換言之,邊緣計算接近于工業上的分布式自律的概念,在基于互聯網的異構分布式計算環境下,集中與分散相結合,既有效利用互聯網的資源,又保證了用戶系統的自律性、安全性和健壯性。
“工業4.0”的核心是CPS,融合了網絡、計算、存儲、應用核心能力的邊緣計算,顯然又是CPS的核心。因此,邊緣計算被看作“工業4.0”核心之核心、關鍵之關鍵一點也不為過。通過邊緣計算的資源和能力,可實實在在地將虛擬空間(C)和物理實體(P)緊密融合在一起。在工業制造領域,要實現數字化制造、網絡化協同、智能化轉型,離不開物聯網、大數據和云計算,更離不開邊緣計算。
邊緣計算與工業控制系統有密切的關系,具備工業互聯網接口的工業控制系統本質上就是一種邊緣計算設備,解決工業控制高實時性要求與互聯網服務質量的不確定性的矛盾。過去,我們已經對云計算非常熟悉,而邊緣計算更像是云計算的補充和發展,兩者相互之間無法替代。