西門(mén)子（中國）有限公司數字化工業(yè)集團副總裁兼工廠(chǎng)自動(dòng)化事業(yè)部總經(jīng)理 衛岳歌（Joerg Westerholt）

全球已經(jīng)掀起行業(yè)數字化轉型的浪潮，數字化是基礎，網(wǎng)絡(luò )化是支撐，智能化是目標。通過(guò)對人、物、環(huán)境、過(guò)程等對象進(jìn)行數字化而產(chǎn)生數據，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )化實(shí)現數據的價(jià)值流動(dòng)，以數據為生產(chǎn)要素，通過(guò)智能化為各行業(yè)創(chuàng )造經(jīng)濟和社會(huì )價(jià)值。

從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0，歷史的演進(jìn)讓我們看到新工業(yè)革命正在因技術(shù)范式的轉變引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革，驅動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展。這次產(chǎn)業(yè)變革的過(guò)程就是產(chǎn)業(yè)數字化、數字產(chǎn)業(yè)化、各行各業(yè)如何用新技術(shù)來(lái)賦能的過(guò)程，最后實(shí)現由萬(wàn)物互聯(lián)到萬(wàn)物智能的一種新經(jīng)濟業(yè)態(tài)。

事實(shí)上，數字化的發(fā)展創(chuàng )造了諸多經(jīng)濟和社會(huì )效益，包括更快速的信息獲取、更便捷的全球交流，但同時(shí)也給生產(chǎn)制造型企業(yè)帶來(lái)許多新挑戰。

為了幫助客戶(hù)充分利用工業(yè) 4.0 的潛力，西門(mén)子提供包含數字化企業(yè)核心要素在內的一系列解決方案。借助于這些可擴展解決方案，離散工業(yè)及過(guò)程工業(yè)企業(yè)都可闊步邁向工業(yè) 4.0，實(shí)現涵蓋整個(gè)價(jià)值鏈的全面數字化。

憑借邊緣計算處理海量數據

在工業(yè)生產(chǎn)的不同控制和監控環(huán)節中，每天可產(chǎn)生成千上萬(wàn)的的海量數據，但當前只有小部分數據可以獲得處理，產(chǎn)生價(jià)值。無(wú)論是本地生產(chǎn)還是全球制造，網(wǎng)絡(luò )化程度越高，數據量越大。

生產(chǎn)制造型企業(yè)在本地處理數據時(shí)，往往會(huì )遇到挑戰：比如無(wú)法在自動(dòng)化系統上導入和操作數據處理程序，而跨區域處理也并不現實(shí)。云計算確實(shí)能夠解決這個(gè)問(wèn)題，但也面臨諸多困難。雖然云基礎設施非常高效，然而越來(lái)越多的企業(yè)需要在靠近生產(chǎn)現場(chǎng)端對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理以及更高的數據可用性。

長(cháng)久以來(lái)，工業(yè)界始終高度關(guān)注數據的優(yōu)化利用——通過(guò)邊緣計算對于生產(chǎn)中產(chǎn)生的數據進(jìn)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據源頭的網(wǎng)絡(luò )邊緣側，融合網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力的分布式開(kāi)放平臺（架構），就近提供邊緣智能服務(wù)，滿(mǎn)足行業(yè)數字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數據優(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(chǎng)中的互聯(lián)設備之間架起一座橋梁，使能智能資產(chǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能系統和智能服務(wù)。換句話(huà)說(shuō)，邊緣層融合了IT和OT層，連接著(zhù)虛擬世界和現實(shí)世界。

邊緣計算已成為一個(gè)重要技術(shù)，用于收集、控制和分析網(wǎng)絡(luò )邊緣上的數據。通過(guò)計算與數據分析領(lǐng)域中的這種進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域和過(guò)程控制工廠(chǎng)變得更強，足以應對各種挑戰并充分利用基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)模型。因此，邊緣計算正在迅速發(fā)展為工業(yè)自動(dòng)化與控制領(lǐng)域中的一個(gè)大趨勢。

工業(yè)邊緣計算將云計算優(yōu)勢下沉到現場(chǎng)層

Gartner的報告《Exploring the Edge: 12 Frontiers of Edge Computing》顯示，到2021年底將有超過(guò)50％的大型企業(yè)部署至少一個(gè)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(gè)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)勢下沉到現場(chǎng)層，我們稱(chēng)之為1+1＞2的效益。行業(yè)數字化轉型，需要云計算與邊緣計算的互相協(xié)同，兩者各有所長(cháng)。云計算擅長(cháng)全局性、非實(shí)時(shí)、長(cháng)周期的大數據處理與分析，能夠在長(cháng)周期維護、業(yè)務(wù)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(shí)時(shí)、短周期數據的處理與分析，能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)智能化決策與執行。

西門(mén)子的工業(yè)邊緣計算整體服務(wù)包括邊緣管理、邊緣設備和邊緣應用程序。在邊緣管理方面，我們推出了工業(yè)邊緣平臺，通過(guò)提供設備級的數據處理，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(dòng)化設備得到進(jìn)一步擴展。在西門(mén)子工業(yè)邊緣平臺上，用戶(hù)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(wù)可以與來(lái)自西門(mén)子、第三方供應商或終端用戶(hù)自己的邊緣應用程序結合在一個(gè)集成硬件和軟件的生態(tài)系統中，供自動(dòng)化組件使用。

憑借工業(yè)邊緣數字化平臺，西門(mén)子可幫助用戶(hù)消減傳統本地數據處理與云計算數據處理之間的差距，以滿(mǎn)足個(gè)性化需求。通過(guò)邊緣計算，可以實(shí)時(shí)在本地處理海量數據。西門(mén)子向用戶(hù)提供了廣泛的應用程序，包括數據處理、通過(guò)Web服務(wù)器進(jìn)行數據可視化、向云或IT基礎架構傳輸數據，以及開(kāi)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據，只將最終相關(guān)數據傳輸到云或IT基礎架構，從而顯著(zhù)減少了內存占用和傳輸成本。西門(mén)子工業(yè)邊緣不僅支持西門(mén)子基于云的開(kāi)放式操作系統MindSphere的云傳輸協(xié)議也支持消息隊列遙測傳輸（MQTT），使數據傳輸安全、可靠、高效。

西門(mén)子工業(yè)邊緣的一大亮點(diǎn)在于分布式的數據處理和基于應用軟件的數據分析方式，同時(shí)可以通過(guò)邊緣設備如西門(mén)子工控機SIMATIC IPC直接集成到自動(dòng)化設備中。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(lái)提升其靈活性和開(kāi)放性，并無(wú)需擔憂(yōu)數據的安全性。Industrial Edge平臺采用通用數據采集標準，用戶(hù)可輕松地從已有產(chǎn)線(xiàn)和設備中采集數據并使用邊緣方案。

邊緣計算疊加人工智能

邊緣計算擁有三類(lèi)典型應用場(chǎng)景：

（1）人工智能與高級功能

? 機器邊緣提供數據用于學(xué)習的算法訓練等；

? 在機器邊緣部署 AI 模型，實(shí)現工藝過(guò)程控制和優(yōu)化；

? 應用于：預測性維護，狀態(tài)監測系統。

（2）全球設備集中管理

? 預處理設備數據，并傳輸到任何云/IT系統；

? 集中管理全球設備，為 原始設備制造商（OEM）的全新業(yè)務(wù)模型（例如 SaaS）奠定基礎。

（3）數據采集與初步應用

? 如數據可視化，報警、預警等；

目前，西門(mén)子已將工業(yè)邊緣解決方案部署到汽車(chē)行業(yè)。在人工智能和機器學(xué)習領(lǐng)域，西門(mén)子正在和用戶(hù)合作開(kāi)發(fā)一項前景廣闊的工業(yè)邊緣項目。例如，在汽車(chē)車(chē)身焊接質(zhì)檢工藝中，人工智能技術(shù)通常會(huì )應用于檢測焊槍自身以及在生產(chǎn)過(guò)程中的異常參數。利用工業(yè)邊緣提升并簡(jiǎn)化這一工藝，將大大降低維護成本，并進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。工業(yè)邊緣為某家車(chē)企配備了靠近車(chē)間的支持實(shí)時(shí)數據處理的運行環(huán)境，同時(shí)新增了功能確保在邊緣設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)布數據。同時(shí)，擁有專(zhuān)利技術(shù)的機器學(xué)習監控系統保證了人工智能預測可信度。這個(gè)項目中，人工智能解決方案部署在工業(yè)邊緣中并可以進(jìn)行數據的同步處理，結果數據將傳輸到云端（云端設計期環(huán)境與邊緣運行期完全集成）。通過(guò)這一全新的解決方案可減少人工質(zhì)檢步驟，未來(lái)甚至有可能減少車(chē)身焊接點(diǎn)。

除此之外，在西門(mén)子成都數字化工廠(chǎng)，結合了人工智能與邊緣計算技術(shù)的視覺(jué)檢測系統，能夠在保證電路板生產(chǎn)質(zhì)量“零缺陷”的同時(shí)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(dòng)化產(chǎn)生大幅度提升，可以實(shí)現在車(chē)間層級更好的智能化應用。

引領(lǐng)工業(yè)未來(lái)

西門(mén)子正在努力構建由工業(yè)企業(yè)、設備制造商（OEM）、應用程序開(kāi)發(fā)者、解決方案供應商，以及工程服務(wù)提供商組成的領(lǐng)先生態(tài)，為合作伙伴創(chuàng )造價(jià)值。邊緣應用可由西門(mén)子和第三方供應商通過(guò)工業(yè)邊緣應用商店提供，因此，用戶(hù)和機器制造商也可開(kāi)發(fā)自己的應用程序，并可根據其機器的個(gè)性化需求進(jìn)行定制。這些應用程序涵蓋了各行業(yè)和各應用場(chǎng)景，比如數據可視化、設備狀態(tài)監測、工藝參數優(yōu)化等。已經(jīng)有多家合作伙伴和工業(yè)用戶(hù)公司加入了西門(mén)子工業(yè)邊緣生態(tài)，這為合作伙伴和客戶(hù)開(kāi)發(fā)新的商業(yè)模式提供無(wú)限潛能。

我們不難發(fā)現，工業(yè)邊緣可優(yōu)化現場(chǎng)數據的使用，令一切變得更簡(jiǎn)單、更靈活、更安全，進(jìn)一步提高了工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率。借助西門(mén)子工業(yè)邊緣生態(tài)系統和強力支持，企業(yè)和開(kāi)發(fā)者更可將自己的專(zhuān)業(yè)知識轉化為真正的價(jià)值，而客戶(hù)則能夠輕松找出應對生產(chǎn)難題的解決方案。由此，西門(mén)子正在引領(lǐng)工業(yè)未來(lái)……