邊緣計算時代,探討低成本智能制造轉型之路

時間:2023-01-11

來源:控制工程

導語:Gartner預測,"到2025年75%的數據將在傳統(tǒng)的集中數據中心或云之外創(chuàng)建和處理"。這意味著邊緣計算將在未來的社會經濟發(fā)展中承擔越來越多的計算處理任務。

  Gartner預測,"到2025年75%的數據將在傳統(tǒng)的集中數據中心或云之外創(chuàng)建和處理"。這意味著邊緣計算將在未來的社會經濟發(fā)展中承擔越來越多的計算處理任務。以工業(yè)為例,隨著物聯網技術的發(fā)展,以及工業(yè)設備硬軟件能力的提升,為充分利用工業(yè)設備中的數據資源,實現智能化生產,企業(yè)對邊緣計算的需求日趨迫切。

  然而PLCopen中國組織名譽主席彭瑜教授卻指出,"當今工業(yè)自動化是唯一一個仍然使用專用計算機、PLC和DCS控制系統(tǒng),而不是在系統(tǒng)邊緣使用標準計算平臺進行本地控制、優(yōu)化、分析和數據提煉的行業(yè)。"由于PLC、DCS等系統(tǒng)數據采集范圍僅局限于原先設定的控制對象,充其量只能就地進行數據分析、過濾和局部優(yōu)化,而不可能從生產全局視野去安排決策控制的目標。由此邊緣計算平臺應運而生,成為企業(yè)實現全局性生產決策控制的關鍵。

  近日新工業(yè)網記者專訪了Stratus容錯技術公司大中華區(qū)技術經理許懷,圍繞工業(yè)邊緣計算的相關問題進行了深入交流。Stratus公司致力于為企業(yè)數字化轉型提供高可用性且容錯的邊緣計算產品,能在數據中心和邊緣位置安全地遠程運行關鍵任務應用,讓企業(yè)免受停機困擾,并將數據轉化為可執(zhí)行的決策。

  多重因素驅動IT基礎架構變革

  2022年是艱難的一年。受新冠疫情、地緣政治及大國博弈等因素影響,企業(yè)生產經驗壓力驟增,市場挑戰(zhàn)不斷,讓企業(yè)對市場趨勢的預判變得十分困難,"易變性、不確定性、復雜性、模糊性"正將我們帶入VUCA時代。在這個時代,企業(yè)戰(zhàn)略的制定與執(zhí)行需要具備極強的風險應變能力和預見性。

  "對我們而言,當前企業(yè)面臨的情況即是挑戰(zhàn),更是機遇。"許懷如此說。在他看來,危機之中蘊藏機遇。一方面受經濟下行的影響,企業(yè)投資擴張的步伐在放緩,從而減少對傳統(tǒng)IT基礎設施的部署需求。另一方面受新冠疫情、地緣政治及大國博弈的影響,企業(yè)又迫切需要一種更加"高效、安全、可靠"的IT基礎架構,通過簡化系統(tǒng)部署和運維,降低人員開支成本,在特殊時期保障IT系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

  這種判斷源于他對行業(yè)的深刻洞察。在加入Stratus之前,許懷擔任過Oracle Database產品線Team Leader,負責過IBM小型機在國內商業(yè)銀行推廣運行,在索尼、華碩等大型制造業(yè)從事過MES研發(fā)和實施工作,豐富的跨行業(yè)工作經驗,使他對IT基礎架構和上層應用有深刻理解,能精準地把握當前制造企業(yè)數字化轉型升級中的痛點和需求。

  許懷認為,隨著智能制造戰(zhàn)略的深入,企業(yè)迫切需要打通從研發(fā)管理到生產制造的全業(yè)務流程數字化體系。而我們正在見證這樣一種趨勢,即一邊以IT技術構建的工業(yè)互聯網平臺向工業(yè)應用領域挺進,另一邊是生產制造系統(tǒng)及設備智能化水平在不斷提升,IT與OT的融合碰撞勢在必行。可以預見,邊緣計算的出現和快速推廣運用將成為OT與IT融合的紐帶以及工業(yè)互聯網落地的實際載體。

  打造"6個9"容錯工業(yè)邊緣計算平臺

  工業(yè)是非常傳統(tǒng)的行業(yè),也是經濟結構中占比最大最復雜的行業(yè)。因此,工業(yè)邊緣計算是邊緣計算應用中最具發(fā)展?jié)摿徒洕б娴囊粋€領域,也是面對的應用場景最多、技術綜合度最復雜、對標準化需求最迫切的領域,吸引了許多傳統(tǒng)的工業(yè)自動化企業(yè)和IT企業(yè)的重視和推動。

  作為其中一員,Stratus的技術產品兼顧IT與OT雙重特性。一般來說,OT關注生產過程的安全性、效率、穩(wěn)定性和連續(xù)性,IT優(yōu)先考慮速度、安全性和數據分析。邊緣計算必須融合OT和IT的特性,以最大限度地發(fā)揮其潛力。那么如何利用IT系統(tǒng)的敏捷性,并按OT的指標確保以執(zhí)行任務為關鍵要求的連續(xù)性呢?Stratus通過一系列技術革新實現了產品功能的創(chuàng)新。

  首先,為了解決工業(yè)互操作性問題,實現IT與OT環(huán)境下的數據融合。Stratus在邊緣計算產品ztC Edge中集成通用的OT和IT協議,使產品很容易集成到現有的工業(yè)自動化環(huán)境中,而SNMP請求和陷阱則可用于配置通知和警報,從而實現了良好的工業(yè)互操作性。企業(yè)還可以利用OPC UA屬性或REST API在大多數第三方系統(tǒng)管理工具和儀表板中顯示相關的系統(tǒng)數據。

  其次,為保障生產控制過程的安全性、穩(wěn)定性和連續(xù)性,Stratus從軟件和硬件兩個方向進行技術革新,使平臺可用性最高達"6個9"。據許懷介紹,傳統(tǒng)服務器和工控機都是單機模式運行,如果要實現高可用性,就必須通過組建雙機冗余架構搭配冗余軟件。即便如此,仍難以避免計劃外停機,只能等硬件出現故障后再去彌補,讓企業(yè)的經營生產時刻處于風險之中。就此,Stratus開發(fā)了"硬件容錯、軟件容錯和邊緣計算容錯"三種平臺,其代表產品分別為ftServer容錯服務器、everRun停機預防軟件和ztC Edge邊緣計算容錯平臺,企業(yè)可以根據自己的特點和項目的具體需求去選擇不同的解決方案。

  


  以ztC Edge為例,其內部采用了Stratus獨有的"冗余對"設計,一旦發(fā)生故障,運行在某一平臺上的虛擬機將在另一個平臺上自動重啟或恢復。如果ztC Edge在一臺計算機上檢測到網絡或磁盤故障,它會自動重新路由流量或使用另一臺計算機上的數據,而無需任何操作人員干預。除此之外,Stratus所有的硬件組件都能實現熱插拔,保障業(yè)務在被不中斷的情況下實現部件更換,所以運維管理優(yōu)于傳統(tǒng)冗余方案,而且不需要購買冗余版本的軟件授權就能實現冗余效果,幫助客戶節(jié)省投入成本。

  目前,Stratus已與施耐德、羅克韋爾和劍維軟件等友商建立了良好的合作關系,并在全球范圍內進行廣泛合作,通過將Stratus的技術產品集成到他們的工業(yè)自動化整體解決方案中,實現全行業(yè)、全場景的應用覆蓋,涵蓋邊緣計算、集中監(jiān)控、生產控制、AI分析等,并在支撐諸如SCADA、MES、DCS、CRM、ERP、PLM等主流工業(yè)軟件運行時展現出極佳的可用性。

  低成本高可用邊緣計算助力智造轉型

  數字化轉型是一個長期的過程,需要持續(xù)的資金投入,稍有不慎就會出現資金難以為繼的情況。因此,企業(yè)轉型最常思考的一個問題是資金從哪里來?如何降低企業(yè)轉型所需的成本。這時候企業(yè)就會慎重考慮,現有的投入是否合理?一些大額支出是否真有必要?有沒有可以替代的低成本高可用解決方案等。這是一個非常現實的問題。例如,現在的一些企業(yè)仍然傾向于采用服務器或工控機作為邊緣計算搭建平臺,不僅部署實施過程復雜,而且硬件采購成本高、實施周期長,需要更多的運維人員,在可用性方面往往還未必能達到工業(yè)智能化場景的應用要求。

  針對這種情況,Stratus解決方案完全可以實現替代,以更低的成本、更高的可用性支撐企業(yè)轉型。通常來說,僅用一臺ztC Edge產品就可以替代傳統(tǒng)多臺服務器構建的冗余架構,不僅部署簡便,易于管理,而且成本低廉,全組件熱插拔能幫助客戶節(jié)省上線和維護成本。同時在安全穩(wěn)定性方面也能得到極大保障,幫助客戶提高生產效率,優(yōu)化項目成本。

  同時為不斷提升產品性能,Stratus也從未停止產品優(yōu)化的步伐,幾乎每年都會利用最新的技術更新換代產品,對ftServer、ztC Edge和everRun三大產品實現同步升級。這些產品不僅采用最新的CPU和硬件架構去適應邊緣計算應用發(fā)展,也具有更強的安全性,更多的API參數,以更好的功能服務我們的伙伴和客戶。除了制造企業(yè),像迪士尼、阿里巴巴、中信證券、首鋼京唐等對高可用和安全性有極高要求的企業(yè)都是我們長期的忠實客戶。

  隨著工廠智能化水平的不斷提升,支撐工業(yè)控制系統(tǒng)的硬件由單一的服務器轉變成分布式架構。企業(yè)將越來越多的面對應用和數據的分離,結構化&非結構化數據,關系型&非關系型數據庫,以及業(yè)務拆分、負載均衡、邊緣計算等問題。對我未來的發(fā)展,許懷表示,"在智能制造的路途中我們還有很多事情需要做。而Stratus將繼續(xù)以更低的成本、更高的可用性幫助全行業(yè)企業(yè)實現增效降本,同時也期待著與更多的智能制造供應商合作,為客戶提供安全、穩(wěn)定、簡便的解決方案,為推進智能制造轉型貢獻自己的力量。

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