著名市場調(diào)研公司IDC近日發(fā)布了一組數(shù)據(jù)：2025年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將增長至270億個(gè)，將來超過70%的數(shù)據(jù)和應(yīng)用正在邊緣產(chǎn)生和處理。而工信部也在《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中寫到：到2025年規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數(shù)字化，智能制造裝備國內(nèi)滿足率超70%。
中國制造也正在邁向智能化、數(shù)字化。在萬物互聯(lián)的今天，云、5G驅(qū)動(dòng)的連接、人工智能和智能邊緣四個(gè)“網(wǎng)紅技術(shù)”也正推動(dòng)著各行各業(yè)進(jìn)入全新時(shí)代。西門子，作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的“頭部玩家”，又將如何利用工業(yè)邊緣的發(fā)展，引領(lǐng)自動(dòng)化進(jìn)入全新時(shí)代呢?
工業(yè)邊緣是如何應(yīng)運(yùn)而生的?
過去，大家習(xí)慣于金字塔形狀的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)由底層的傳感器執(zhí)行器產(chǎn)生，由PLC或DCS控制器進(jìn)行控制，向上由SCADA進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制。再向上，由MES系統(tǒng)管理生產(chǎn)執(zhí)行，由PLM進(jìn)行產(chǎn)品生命周期管理，由ERP進(jìn)行企業(yè)資源計(jì)劃。一般將這個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)中的中上層信息系統(tǒng)稱為數(shù)字化系統(tǒng)。
近些年，企業(yè)越來越關(guān)注數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價(jià)值，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展加速了這一過程，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的浪潮也悄悄地將這樣的傳統(tǒng)的工業(yè)架構(gòu)顛覆，金字塔結(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，由現(xiàn)場層、邊緣層和云層共同組成，這就是常說的云邊端的組成形式。
邊緣是最靠近現(xiàn)場數(shù)據(jù)源的層級，將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理。并進(jìn)行本地的運(yùn)算和反饋。對于更大規(guī)模的數(shù)據(jù)，可以由邊緣層上傳給云層，在云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和模型訓(xùn)練。
有了這樣的架構(gòu)，就能讓數(shù)字化變得更簡單更輕松。傳統(tǒng)龐大的MES、ERP、PLM系統(tǒng)中的功能模塊變得輕量化，比如資產(chǎn)管理或能源管理就可以變成一個(gè)獨(dú)立的App，部署在邊緣層運(yùn)行。當(dāng)我們需要設(shè)備能源管理時(shí)，一個(gè)輕量級的應(yīng)用程序App就能解決，大大降低了時(shí)間和金錢成本。
工業(yè)邊緣，就在這樣的大背景下應(yīng)運(yùn)而生。邊緣計(jì)算，指的是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，進(jìn)行的存儲(chǔ)、計(jì)算和執(zhí)行，并且就近提供智能服務(wù)。將邊緣計(jì)算應(yīng)用到工廠生產(chǎn)中，邊緣就是在設(shè)備和機(jī)器的旁邊，計(jì)算可以是對設(shè)備數(shù)據(jù)的簡單預(yù)處理，也可以是人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等高級數(shù)據(jù)處理方式。
邊緣計(jì)算的目的，是能夠滿足安全性、實(shí)時(shí)性，完成數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)優(yōu)化，以及智能決策。讓數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價(jià)值，解決工業(yè)現(xiàn)場質(zhì)量、成本、效率、安全等方面的難題。
西門子工業(yè)邊緣產(chǎn)品架構(gòu)
西門子工業(yè)邊緣分為三個(gè)層級，他們分別執(zhí)行不同的功能。
首先，是最頂層的工業(yè)邊緣中心，用于監(jiān)視多個(gè)工業(yè)邊緣管理平臺(tái)，并且可以存儲(chǔ)、瀏覽和下載工業(yè)邊緣APP，在這里，大家可以找到由西門子和合作伙伴開發(fā)的針對多種行業(yè)和應(yīng)用場景的APP。
第二層，平臺(tái)層，工業(yè)邊緣管理平臺(tái)。是用于集中管理所有已連接邊緣設(shè)備的軟件平臺(tái)。它處于工廠車間層級，可以同時(shí)監(jiān)控上百臺(tái)已連接設(shè)備的狀態(tài)，并且在目標(biāo)邊緣設(shè)備上安裝邊緣應(yīng)用和升級軟件功能，將功能從云端轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)系統(tǒng)。
第三層，設(shè)備層，部署了工業(yè)邊緣運(yùn)行系統(tǒng)的邊緣設(shè)備，在數(shù)據(jù)生成現(xiàn)場就可以進(jìn)行采集和處理，并且支持和自動(dòng)化設(shè)備的集成和執(zhí)行容器化的邊緣應(yīng)用。這里的一臺(tái)邊緣設(shè)備可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用APP。目前西門子已發(fā)布了工控機(jī)的邊緣設(shè)備，并且有不同算力和內(nèi)存的產(chǎn)品可供選擇，可以滿足多種場景的需求。
以上的中心層、平臺(tái)層和設(shè)備層，共同構(gòu)成了西門子工業(yè)邊緣的整體系統(tǒng)架構(gòu)。貫穿其中的是邊緣應(yīng)用App，可以在頂層的邊緣中心找到合適的應(yīng)用進(jìn)行下載，下載到工廠本地的邊緣管理平臺(tái)中，再由邊緣管理平臺(tái)一次性下發(fā)到工廠內(nèi)上百臺(tái)的邊緣設(shè)備中，簡單又高效。
如想要自己開發(fā)應(yīng)用，西門子開放的系統(tǒng)也完全支持和鼓勵(lì)自主開發(fā)應(yīng)用的部署。大家只需要用docker容器封裝技術(shù)將應(yīng)用打包，就可以輕松地將它部署到邊緣設(shè)備上，無縫集成。
總結(jié)一下，工業(yè)邊緣架構(gòu)，需要硬件、平臺(tái)、軟件應(yīng)用的共同配合，才能協(xié)同作用，發(fā)揮最大優(yōu)勢。
在應(yīng)用層，西門子結(jié)合了工業(yè)用戶的專業(yè)需求，開發(fā)和發(fā)布了不同層級的應(yīng)用APP產(chǎn)品。
這些應(yīng)用分為三類：最底層的連接應(yīng)用，可以和現(xiàn)場設(shè)備以及云進(jìn)行通訊，支持多種主流協(xié)議;中間層的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)做好傳遞;而上層的功能應(yīng)用，是最貼近用戶的App，他們可以解決不同的問題，比如創(chuàng)建可視化的數(shù)據(jù)模型。分析產(chǎn)線的運(yùn)行狀況，分析和優(yōu)化機(jī)器設(shè)備的產(chǎn)能，固定資產(chǎn)管理，能源管理等等。
這一層級上，除了西門子的App，更有合作伙伴基于西門子工業(yè)邊緣平臺(tái)開發(fā)的更多針對行業(yè)場景的App，包括機(jī)器視覺檢測和預(yù)測性維護(hù)。合作伙伴只需要將任何開發(fā)平臺(tái)開發(fā)的應(yīng)用，由docker容器技術(shù)進(jìn)行打包，就可以輕松部署到西門子工業(yè)邊緣平臺(tái)上。
西門子工業(yè)邊緣生態(tài)構(gòu)建
除了提供整套軟硬件產(chǎn)品的架構(gòu)，西門子還致力于建立領(lǐng)先的工業(yè)邊緣生態(tài)，為用戶和合作伙伴創(chuàng)造更多價(jià)值。依托于開放的技術(shù)平臺(tái)，目前，已有多家工業(yè)企業(yè)和設(shè)備制造商作為用戶加入生態(tài)，率先感受到了技術(shù)的變革。他們借助工業(yè)邊緣的技術(shù)提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，也提高了市場競爭力。
與此同時(shí)，來自O(shè)T和IT領(lǐng)域的多家應(yīng)用程序開發(fā)伙伴、解決方案伙伴和工程服務(wù)伙伴，也加入了工業(yè)邊緣的生態(tài)，他們將最新的技術(shù)應(yīng)用，如人工智能、機(jī)器視覺、預(yù)測性維護(hù)等超強(qiáng)技術(shù)融入到邊緣計(jì)算中，為企業(yè)解決了生產(chǎn)中難以用傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)解決的痛點(diǎn)，帶來了巨大價(jià)值。
而西門子，作為生態(tài)的創(chuàng)建者，為大家提供了全套體系的軟硬件產(chǎn)品、應(yīng)用商店、技術(shù)支持、社群等，也將在未來自動(dòng)化的技術(shù)變革浪潮中，和大家并肩同行，智創(chuàng)未來!
（轉(zhuǎn)載）
