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            專家:沒有邊緣計算,就不可能實現工業4.0

            已有1340次閱讀2022-09-26標簽:

             邊緣技術被視為創建工業4.0解決方案的關鍵要素。在邊緣處理更多數據,可以帶來更高的運營效率和更低的成本等優勢。

             

            期望成功部署工業4.0 的制造企業會發現,邊緣技術可以提供更好的幫助。隨著在各種行業中邊緣計算越來越流行,很多專家也認同這種說法。因此,邊緣技術被視為創建工業4.0 解決方案的關鍵要素之一。在邊緣處理更多數據,可以帶來更高的運營效率、更好的決策、更低的成本等優勢。

             

            邊緣技術是在網絡邊緣使用的計算設備和服務,它們靠近正在收集的數據。隨著數據在源頭附近被管理、分析、情境化和清理,它可以以更有效的方式在系統中傳輸,從而節省資源和成本。新的邊緣設備可能會配置獲得許可的監控和數據采集(SCADA)軟件和嵌入式消息隊列遙測傳輸(MQTT),可以更方便地從邊緣收集和發送更多數據。

             

            “ 在邊緣處理數據具有諸多好處。”Inductive Automation 銷售工程副總監TravisCox表示:“速度快,可以更快地訪問更多數據。確保本地連接性,在中央系統出現連接問題時進行存儲和轉發數據。邊緣還有助于實現規;?梢栽谶吘夁M行協議轉換,并使用一些簡單的算法進行監控,在某些工況下,還可以將信息寫回可編程邏輯控制器(PLC)。我們可以利用機器學習(ML)構建模型,以便在邊緣即時做出決策。例如,預測故障或調整工藝。”

             

            邊緣計算可以在整個架構內對設備進行更好地監控,并提供更大的靈活性。它可以在設備出現故障之前報警,提高安全性,并且更易于管理和維護。它還可以成為自動化程度更高、效率更高系統的基礎,從而可以更快地響應業務需求。邊緣技術可以將數據持續發送到云端,然后在云端將數據輸入到更深層次的分析、ML 和人工智能(AI)應用中。

             

            “如果沒有邊緣計算,我認為不可能真正實現工業4.0。”系統集成公司CorsoSystems的總裁Alex Marcy 說,“邊緣計算提高了系統的穩健性。由于它容易部署,邊緣計算更易于進行數字化轉型。”低成本硬件、更高效的通信和更高的靈活性,是邊緣計算對工業4.0 產生影響的關鍵部分。

             


            邊緣計算改善了石油和天然氣以及許多其它行業的運營。

             

             成本更低,速度更快 


            邊緣計算的崛起,得益于當今功能更強大的計算機和更低的總擁有成本。以前,在邊緣安裝一批功能強大、無風扇、堅固耐用的邊緣計算機的成本非常高,F在,隨著計算機的價格越來越便宜,人們可以買到高端、功能更強大的計算機和嵌入式計算機,如果批量采購價格更優,性價比很高。

             

            必須對邊緣技術進行管理, 但現在比過去幾年更容易了。“有更多的管理平臺,”Cox說,“我們正在考慮利用集成裝置,如Docker,那里有管理設施,可以用其對設備進行管理。因為計算成本已經下降,再加上這些管理工具,現在這么做要比10 年前容易得多。”

             

            在降低成本方面,還有其它幾個因素有利于實施邊緣計算。Corso Systems 的業務開發經理Brian McClain 表示,有多種方式,其中包括技術發展過程中的硬件。傳統上,在使用專有運營技術(OT)系統的制造工廠中,這些系統需要一個不斷增長的、更強健的服務器基礎架構——硬件、數據庫、網絡、安全和信息技術(IT)。然后還需要考慮硬件設備、軟件、許可、以及支持這些系統的資源和工程師的成本。因此,工業4.0 通過更多地轉向邊緣計算和服務,并連接到云,來降低成本。

             

            這是個好消息,但還不止這些。Cox 說:“您還可以更快地進行擴展。從長遠來看,管理和維護也更容易。您肯定不希望將1000臺邊緣設備布置好后,然后還需要親自前往每臺設備對其進行管理。也不想驅車去現場,親自連接并嘗試管理這些邊緣設備。您希望可以同時將此解決方案部署到所有設備。這就是現在的技術所能做的,效率更高。”

             

            Marcy也同意這個說法。“今天,您可以開箱即用,使用帶有MQTT的設備,它可以包括SCADA軟件和許可證。您只需簡單點擊幾下鼠標,就可以將其連接起來,并啟動和運行邊緣計算,而無需自己構建。”

             

            邊緣計算機還可以與其他工廠的計算機連接。邊緣設備可以相互通信,在不同地點共享數據也帶來諸多好處,但兩個工廠之間的連接仍存在中斷的風險。邊緣設備的數據,也可以與供應鏈或其它合作伙伴共享。這可以加快交互,幫助企業在與合作伙伴協商時做出更好的決策,并確保每個人查看的數據都是一樣的。利用先進的邊緣技術,比以往任何時候都更容易實現這些鏈接。

             

             邊緣計算的普及率正在提高 


            越來越多的企業逐步意識到邊緣計算的價值。Marcy 說:“我認為人們越來越了解這些可能性,F在與2015 年或2016 年相比,邊緣計算的市場知名度要高得多。實現邊緣計算的技術和應用確實有了長足的發展。最重要的是,客戶要求的是邊緣計算提供的解決方案,即使他們并沒有特意指明。”

             

            Cox認為,現在人們對這些的接受度更高。大家非常關注發展趨勢,以及在云端可做些什么。

             

            McClain預測邊緣計算將繼續幫助實現更大的IT/OT融合的趨勢。許多系統仍然是專有的, 對I T 并不友好。“ 在討論解決IT/OT融合問題時,大量采用這些邊緣技術以及隨之而來的標準化,確實有助于將這兩個不同群體結合在一起,并有助于實現總體目標,這是真正需要解決的問題,可以將制造業提升到一個新的水平。”

             


            Xocean 利用邊緣技術為世界各地的公司收集海洋數據。

             

            MQTT是邊緣計算的一個關鍵部分,因為它比其它通信協議需要的帶寬要少得多。MQTT使用的發布/ 訂閱模型,使數據可用于每個需要它的實體:從工廠車間運行人員到經理,從移動人員到高層管理人員,再到其它業務部門。在出現異常時進行報告,而不是一遍又一遍地報告相同的信息,也就不會浪費帶寬。它還非常靈活,可以輕松地以任何格式發送任何類型的數據。

             

            此外,MQTT還具有安全優勢。如果人們遵循正確的程序,邊緣設備通常具有很強的安全性。Cox 說:“現在,有更多的技術和加密技術可以利用。我認為邊緣技術實際上提高了安全性,尤其是在棕地設施,因為我們可以將邊緣計算機布置在PLC 之前。它可以位于專用網絡上,并且該計算機可以有兩個以太網適配器,一個用于本地連接到PLC,另一個用于將數據發送到網絡或其它任何地方。在該網絡上,如果不通過這臺計算機,就不能直接與PLC 對話。而且,如果通過防火墻和其它方式鎖定操作,安全性就會比以前高得多。”

             

             在邊緣收集數據 


            Xocean是一家愛爾蘭公司,擁有一支從海洋收集數據的無人船隊。它的客戶遍布世界各地,他們的船采用了邊緣技術,包括MQTT。在以前,Xocean 公司的解決方案是很難實施的,但現在可以輕松實現,因為強大的網絡技術可以把輕量級、經濟高效的計算機配置在邊緣。

             

            在每艘船上,Xocean公司都配置了一臺嵌入式計算機與數據相連,通過蜂窩網絡以MQTT高效地將數據發布回中央系統,在那里可以查看數據,并且可以管理數據。”要想完美地實施這些項目必須有MQTT技術,還得有蜂窩技術,以及具有強大、快速的計算能力,此外,還需要具有成本效益和堅固耐用的特點。

             

            另一家系統集成公司MartinCSI,為石油天然氣行業的客戶成功實施了邊緣應用。該項目從40 輛服務車收集數據,輕松地將其發送到云端和移動設備。數據包括每輛車的大約20 個運營變量,如絞盤深度、扭矩和速度,以及燃油節約、工作時間和維護警報等。

             

            這是一個很好的例子,在新建的“綠地”項目中采用了全新的PLC和控制系統,這些系統從根本上說是建立在開放、安全的標準之上。Cox 說,“客戶能夠迅速地從中受益,并建立一些非常強大、令人驚嘆的應用,特別是利用云計算的優勢。”

             

            在云中擁有所有這些技術對公司來說是一種輕而易舉的事情,他們能更快速地看到好處和帶來的價值。

             

            Corso曾與一家公司合作, 該公司在世界各地為高爾夫球場和農業設施提供泵站。該公司希望將其所有數據都放到云中。Corso 使用Raspberry Pis、MQTT 和邊緣計算創建了一個系統,以實現客戶的目標。它包括一個地圖系統,允許技術人員從世界任何地方進行故障排除,而無需親自前往事故發生地。系統提供狀態、報警和其它數據,同時還提供存儲和轉發。

             

            “通過訂閱和減少技術支持的成本,有助于為客戶提供全新的收入來源。”Marcy 說:“同時也為他們提供了最新的可視性和報告監督。”一旦客戶看到邊緣計算的實際應用帶來的真實效果,他們就會發現之前的投入是值得的。

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