如何利用邊緣計算實現智能制造
http://www.moduwu.com 2019-06-21 15:55 來源：中國工業新聞網
雖然物聯網（IoT）已經被證明是工廠中的關鍵推動因素，但其局限也很明顯。企業現在正在尋求進一步提高其制造系統的響應能力。為了實現這一點，這些企業正在采用以邊緣計算為主要推動力的智能制造。
物聯網的出現帶來了以數據為中心的信息技術（IT）和以流程為中心的操作技術（OT）的融合。這使得制造流程更加一體化、簡化，并更好地適應不斷變化的市場。大多數現代制造設施現在都采用了工業物聯網（IIOT），并將自動化概念提升到了一個新的水平。根據一份報告顯示，超過77%的制造商部署了工業物聯網解決方案。
盡管在性能上遠遠優于前幾代制造技術，但是支持工業物聯網的設施還有進一步改進的空間，而且還可以通過采用更智能的操作方式來消除效率低下之處。這種進一步改進的需求已經產生了邊緣計算智能制造的概念。邊緣計算可以使現有的制造流程更加智能和自主，從而提高響應能力和敏捷性。
利用物聯網將自動化提升到新的水平
自動化帶來了自工業革命以來制造業最大的變革浪潮。機器人正在迅速取代人類工人，使制造和裝配流程更快、更具成本效益、更標準化。雖然自動化使制造系統能夠在沒有人為干預的情況下自主“行動”，但工業物聯網（IIOT）使制造系統能夠“感知”和“思考”流程中的變化，并對緊急情況下的變化做出“反應”，因此，物聯網的引入將自動化制造系統的性能和功能提升到了一個全新的水平。
除了展示高效率和高質量的輸出之外，具有物聯網功能的制造單元現在還能夠自我監控和調節。它們可以檢測流程參數中的異常，例如溫度、功率輸出、加工操作期間的速度和位置等，并根據不斷變化的需求進行調整。例如，制造單元可以使用物聯網傳感器的組合來檢查成品并自動識別任何缺陷，并根據缺陷的性質，系統可以調整工藝參數或通知相關人員采取補救措施。這使工廠人員能夠立即解決任何問題，并使系統以最高效率運行。同樣，將物聯網集成到制造系統中也有助于改進其他功能，如能源管理、庫存控制、設備維護和工人安全等。
了解工業物聯網的局限性
雖然工業物聯網可以提供所有這些好處和應用，但它也有一些本可以避免的限制或額外成本。物聯網的最大成本是構建和維護高容量數據中心，以存儲、處理和分析工廠和整個供應鏈中物聯網傳感器所生成的海量數據。在這些集中的數據中心和連網設備之間以高速遠距離傳輸大量數據的成本也導致了嚴重的重復成本。
此外，所有處理能力的集中化也使得整個系統的可靠性降低，因為只有一個單一的故障點。數據中心或連接數據中心和物聯網設備（傳感器和執行器）的網絡出現任何問題都會導致運營中斷，并導致資源利用率低下和效率低下，而且，根據供應鏈的規模和地理分布，中央數據中心和端點之間的通信可能不像期望中的那樣迅速，導致延遲和對不斷變化的條件和突發事件響應延遲。
解決這類問題的方法是，需要在某種程度上分散網絡，并將控制權分散到整個網絡的邊緣，即更靠近端點，更遠離中央服務器。
利用邊緣計算實現智能制造
作為物聯網固有局限性的解決方案，各組織正在探索利用邊緣計算實現智能制造。邊緣計算意味著物聯網網絡的大部分處理和存儲元件都靠近數據收集點和需要采取行動的地方。這意味著將工業物聯網的思維和決策能力分配到更接近感知和行動能力的地點。使用這種體系結構，制造商可以最大化物聯網帶來的好處，并將其局限性帶來的風險和影響降至最低。以下是制造商通過使用邊緣計算可以獲得的一些好處：
提高響應能力。為智能制造實施邊緣計算的主要好處是使網絡延遲最小化，即請求傳輸到數據中心所用的時間、數據中心對信息的處理時間以及返回端點的響應時間。由于在邊緣計算中，最經常需要的處理模塊離端點更近，因此延遲大大減少。體系結構的這種變化使得制造業對變化的反應更加迅速，因此也更加敏捷。因此，制造設施可以承載處理現場日常操作所需的核心模塊，而很少使用的模塊可以存儲在中央云服務器上。這些系統可以定期將日志和其他關鍵信息上傳到集中式云服務器，以進行分析和其他高級業務功能。決定將哪些功能留在中心云上，哪些功能將帶到邊緣，可能會因業務而不同。
提高可靠性。在使用邊緣計算實現智能制造的工廠中，所有運營工廠所必需的處理組件都可以在現場獲得。因此，分布式制造單元不再依賴于與中央數據中心的持續連接。盡管與云的連接是可取的，但它已不再像邊緣計算那樣重要。因此，溝通的失誤不會影響生產運營，并確保不間斷的運營。由于邊緣計算網絡中存在多個存儲點和數據處理點，因此這些網絡不會因硬件故障和網絡攻擊等其他原因而丟失數據。
成本最小化。由于處理和存儲能力分布在整個供應鏈中，制造商可以避免擁有大容量云服務器和大容量數據傳輸能力的成本。由于使用了邊緣計算，企業網絡上的數據不需要遠距離和大量傳輸，這將設置、維護或訂閱高帶寬連接的成本降至最低。
雖然物聯網在制造業中的好處是顯而易見的，但它仍然是一項相對較新的技術，而那些尋求獲得競爭優勢的企業也才剛剛開始使用物聯網。據報道，采用物聯網的用戶幾乎都已經看到了顯著回報，收入增長高達67%，具體數字取決于采用的規模。隨著采用物聯網成為全球制造業的標準，將不可避免地需要一些新的競爭優勢出現，而升級到采用邊緣計算的智能制造可能就是這種新的差異化競爭因素。
編輯精選
