..什么是邊緣計算？在IIoT的背景下,"邊緣"是指靠近數(shù)據(jù)源的計算基礎(chǔ)設(shè)施,例如工業(yè)機器〔例如風(fēng)力渦輪機,磁共振〔MR掃描儀,海底防噴器,工業(yè)控制器如SCADA系統(tǒng)和時間序列數(shù)據(jù)庫匯總來自各種設(shè)備和傳感器的數(shù)據(jù)。這些設(shè)備通常遠離云中可用的集中式計算。邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè),融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的開放平臺。邊緣計算與云計算互相協(xié)同,共同助力各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。它就近提供智能互聯(lián)服務(wù),滿足行業(yè)在數(shù)字化變革過程中對實時業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)智能、數(shù)據(jù)聚合與互操作、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。到目前為止,邊緣計算的作用主要用于攝取,存儲,過濾和發(fā)送數(shù)據(jù)到云系統(tǒng)。然而,我們正處于一個時間點,這些計算系統(tǒng)正在包裝更多的計算,存儲和分析功能,以消耗并對機器位置的數(shù)據(jù)采取行動。這種能力對于工業(yè)組織來說將是非常有價值的-這是不可或缺的。這對工業(yè)帶來的價值行業(yè)權(quán)威人士已經(jīng)計算出,數(shù)以千計的連接事物會從不同的來源產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。根據(jù)國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準分局ITU-T的研究報告,到2020年,每個人每秒將產(chǎn)生1.7MB的數(shù)據(jù),IoT可穿戴設(shè)備的出貨量將達到2.37億。IDC也發(fā)布了相關(guān)預(yù)測,到2018年,50%的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,40%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲存,到2025年,這一數(shù)字將超過50%。管理咨詢公司麥肯錫公司估計,到2025年,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)〔IIoT將創(chuàng)造價值7.5萬億的市場規(guī)模。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將思想和機器結(jié)合在一起,將人們與加速數(shù)字產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的機器數(shù)據(jù)相結(jié)合。通過將大數(shù)據(jù),高級分析和機器學(xué)習(xí)應(yīng)用于運營,工業(yè)可以減少計劃外停機時間,提高資產(chǎn)性能,降低維護成本,并為從機床數(shù)據(jù)中獲取未開發(fā)價值的新業(yè)務(wù)模式開拓潛力。過去幾年來,工業(yè)組織已經(jīng)開始將云計算融入業(yè)務(wù),從大量數(shù)據(jù)中獲取洞察力,幫助實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)成果,包括減少意外停機,提高生產(chǎn)效率,降低能耗等。云計算仍然通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)新的性能水平發(fā)揮關(guān)鍵作用,因為它需要大量的計算能力來有效地管理來自機器的龐大數(shù)據(jù)量。但是隨著更多的計算,存儲和分析能力被捆綁到更靠近數(shù)據(jù)源的較小設(shè)備中,即工業(yè)機器-邊緣計算將有助于邊緣處理實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的承諾。雖然這個概念不是新的,但是有幾個關(guān)鍵的驅(qū)動力使它成為今天更可行的現(xiàn)實：計算和傳感器的成本繼續(xù)下滑,在較小尺寸的設(shè)備〔如網(wǎng)關(guān)或傳感器集線器中執(zhí)行的更多計算能力,來自機器和/或環(huán)境的日益增長的數(shù)據(jù)〔例如天氣或市場定價,現(xiàn)代機器學(xué)習(xí)與分析。這些因素有助于公司將大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有洞察力和智慧的行動。對于工業(yè)組織來說,這種技術(shù)在以下用例中將變得至關(guān)重要：低/間歇連接〔如遠程位置將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆频膸捄拖嚓P(guān)的高成本低延遲,例如機器洞察和啟動之間的閉環(huán)相互作用〔即在機器上采取動作即時分析〔比如,在現(xiàn)場工作的技術(shù)人員來檢查機器性能,獲取實時分析的時間數(shù)據(jù)遵守,法規(guī)或網(wǎng)絡(luò)安全限制。這項技術(shù)的業(yè)務(wù)影響令人信服。邊緣計算聯(lián)盟雖然可以為工業(yè)組織帶來許多成果,但確定了以下內(nèi)容：預(yù)測維護降低成本安全保證產(chǎn)品到服務(wù)的擴展〔新的收入來源能源效率管理降低能耗降低維護成本可靠性更高智能制造增加客戶需求意味著產(chǎn)品使用壽命大大降低定制生產(chǎn)模式小批量和多批次模式正在開始取代大批量生產(chǎn)靈活的設(shè)備更換靈活調(diào)整生產(chǎn)計劃快速部署新的流程和模型邊緣計算與云計算對于工業(yè)企業(yè)來說,要充分認識到機器產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的價值,邊緣計算和云計算必須一起工作。當(dāng)您考慮這兩種技術(shù)時,請考慮使用雙手的方法。您將根據(jù)所需的操作使用一個或兩個。將其應(yīng)用于IIoT示例,其中一只手是邊緣,另一只手是云,您可以快速查看某些工作負載中的"邊緣手"將如何發(fā)揮更重要的作用,而在其他情況下,您的"云手"將采取領(lǐng)先位置。而有時候需要雙手同時進行。邊緣將占主導(dǎo)地位的場景包括需要低延遲〔速度至關(guān)重要或有帶寬限制的地方〔諸如礦井或海上石油平臺等場所,使其既不實際也不負擔(dān)得起,在某些情況下也是不可能的,將所有數(shù)據(jù)從機器發(fā)送到云端。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)或蜂窩連接很多時,也很重要。當(dāng)行動需要重要的計算能力,管理來自各個工廠的數(shù)據(jù)量,資產(chǎn)健康監(jiān)測和機器學(xué)習(xí)等時,云計算將占據(jù)更主要的地位。底線是這樣的：云端和邊緣都是工業(yè)運營所必需的,從現(xiàn)今云計算和邊緣應(yīng)用的復(fù)雜,多樣和數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)中獲得最大的價值,無論哪個地方最有意義的是實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。邊緣計算典型應(yīng)用場景智能家居行業(yè)：家中有非常多的智能家居的設(shè)備,智能家居不同產(chǎn)品之間互動場景的定義,需要邊緣計算。這個邊緣計算或者是個網(wǎng)關(guān)、或者是個中控系統(tǒng),設(shè)備之間的互聯(lián)互通、場景控制需要通過云計算與邊緣計算協(xié)同?？纱┐髟O(shè)備：未來可穿戴設(shè)備大規(guī)模普及,每個人可能隨身攜帶幾個或者幾十個可穿戴的設(shè)備,這些可穿戴設(shè)備之間是否需要聯(lián)動？什么設(shè)備做這些設(shè)備的聯(lián)動？如何讓這些可穿戴設(shè)備協(xié)同？以每個人為中心的場景也需要邊緣計算。車聯(lián)網(wǎng)：每部車上都有大量的設(shè)備,汽車設(shè)備之間的協(xié)同,車與其他車之間的協(xié)同,車與人的協(xié)同；也需要通過邊緣計算實現(xiàn)。智慧城市智慧城市建設(shè)是涉及諸多信息系統(tǒng)建設(shè)、科學(xué)運用綜合集成技術(shù)的大型信息化工程,將帶動城市基礎(chǔ)設(shè)施的整體升級,支撐城市轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級。從國外到國內(nèi),從XX到XX,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是基礎(chǔ)設(shè)施智能化的重要支撐,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用也一定需要邊緣計算。從鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)、裝置傳感器、搭建系統(tǒng)平臺到實現(xiàn)數(shù)據(jù)全采集,邊緣計算在智慧城市中有著豐富的應(yīng)用場景。在道路兩側(cè)路燈桿上安裝傳感器,便于收集城市路面信息,檢測空氣質(zhì)量、光照強度、噪音水平等環(huán)境數(shù)據(jù)。當(dāng)路燈發(fā)生故障時能夠即時反饋至維護人員。在大樓電梯內(nèi)安裝傳感器,收集電梯載客人數(shù)、運行時間等信息,并將信息上傳云平臺,通過統(tǒng)計分析能夠優(yōu)化電梯運營、排查故障原因。在商業(yè)樓宇停車場內(nèi)安裝停車傳感器,便于物業(yè)運營管理車位,同時司機也能通過第三方應(yīng)用程序,根據(jù)傳感器發(fā)來的信號獲知空車位信息,后臺車位信息的收集、分析及合理調(diào)度及基于停車現(xiàn)場的車位信息即時獲取,構(gòu)成了完善的停車傳感器系統(tǒng),一定程度能夠緩解高峰期"停車難"的城市化難題。挑戰(zhàn)為了實現(xiàn)邊緣計算,我們認為在硬件、中間件和軟件層面,有以下5個挑戰(zhàn)需要解決。挑戰(zhàn)1：邊緣節(jié)點上的通用計算能力理論上,可以在位于邊緣設(shè)備和云平臺之間的某幾個節(jié)點上完成邊緣計算,包括接入點、基站、網(wǎng)關(guān)、業(yè)務(wù)節(jié)點、路由器、交換機等。例如,基站可以根據(jù)工作負載能力,執(zhí)行數(shù)字信號處理〔DSP。但是在實踐中,基站可能并不適合處理分析工作,因為DSP并不是為通用計算設(shè)計的。此外,這些節(jié)點是否可以執(zhí)行除了現(xiàn)有工作之外的計算還不太清楚。由CAVIUM提供的OCTEONFusion?Family是一個小型"芯片上基站"單元,可擴展從6個到14個的內(nèi)核,以支持32到300+的用戶。這種基站可在非高峰時間使用多個計算核心的運算能力。許多供應(yīng)商也已經(jīng)邁出了使用軟件解決方案實現(xiàn)邊緣計算的第一步。例如,諾基亞針對移動邊緣計算〔MEC的軟件解決方案旨在為基站站點提供邊緣計算能力。同樣,思科的IOx為其集成的服務(wù)路由器提供了一個邊緣計算環(huán)境。這些解決方案應(yīng)用于特定硬件,因此不適合部署在異構(gòu)環(huán)境中。軟件解決方案面臨的一個挑戰(zhàn)是如何開發(fā)跨越不同環(huán)境的可移植的解決方案。某些公司正在研究升級邊緣節(jié)點,以支持通用計算需求。例如,可以升級無線家庭路由器以支持額外的計算任務(wù)。英特爾的SmartCellPlatform使用虛擬化技術(shù),支持額外的計算任務(wù)。通用CPU替換專用DSP提供了另一種解決方案,但卻需要巨大的投資。圖7：英特爾的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站挑戰(zhàn)2：發(fā)現(xiàn)邊緣節(jié)點到2020年將有500億的終端和設(shè)備聯(lián)網(wǎng),除了邊緣設(shè)備與終端聯(lián)網(wǎng)最大的"異構(gòu)"特征之外,產(chǎn)品生命周期越來越短、個性化需求越來越高、全生命周期管理和服務(wù)化的趨勢越來越明顯,這些新趨勢都需要邊緣計算提供強大的技術(shù)支撐。如何在分布式計算環(huán)境中發(fā)現(xiàn)資源和服務(wù)是一個有待拓展的領(lǐng)域。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備,需要建立某種發(fā)現(xiàn)機制,找到可以分散式部署的適當(dāng)節(jié)點。因為可用設(shè)備的數(shù)量龐大,這些機制不能依靠人工手動。此外,還需要使用多種異構(gòu)設(shè)備滿足最新的計算需求,比如大規(guī)模的機器學(xué)習(xí)任務(wù)。這些機制必須在不增加等待時間或損害用戶體驗的前提下,實現(xiàn)不同層次和等級的計算工作流中無縫集成,原有的基于云計算的機制在邊緣計算領(lǐng)域不再適用。挑戰(zhàn)3：分區(qū)和拆分任務(wù)對于邊緣計算來說,最大的難點在于如何動態(tài)、大規(guī)模地部署運算和存儲能力以及云端和設(shè)備端如何高效協(xié)同、無縫對接。不斷發(fā)展的分布式計算已經(jīng)催生了許多技術(shù)用來促進在多個地理位置分區(qū)執(zhí)行任務(wù)。任務(wù)分區(qū)通常在編程語言或管理工具中明確表示。然而,利用邊緣節(jié)點來實現(xiàn)分區(qū)計算不僅僅帶來了有效分割計算任務(wù)的挑戰(zhàn),對于如何能在不需要明確定義邊緣節(jié)點的能力或位置,以自動化的方式進行計算的問題上,也遇到了瓶頸。因此,需要一種新型的調(diào)度方式,以便將分割的任務(wù)部署到各個邊緣節(jié)點上。挑戰(zhàn)4：高水準的服務(wù)質(zhì)量〔QoS和服務(wù)體驗〔QoE另一個挑戰(zhàn)是需要確保邊緣節(jié)點實現(xiàn)高吞吐量,并且在承接額外計算工作量時運行可靠。例如,當(dāng)基站過載時,可能影響連接到基站的其他邊緣設(shè)備。因此需要對邊緣節(jié)點的峰值時間全面了解,以便可以用靈活的方式來分割和調(diào)度任務(wù)。復(fù)雜的算法如何在云端和邊緣設(shè)備之間合理分解和整合,需要一個對云管端三者都有控制力的技術(shù)來實現(xiàn)。挑戰(zhàn)5：開放和安全的使用邊緣節(jié)點安全橫跨云計算和邊緣計算,需要實施端到端的防護。由于更貼近萬物互聯(lián)的設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)訪問控制與威脅防護的廣度和難度因此大幅提升。邊緣側(cè)安全主要包含設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全與應(yīng)用安全。此外,關(guān)鍵數(shù)據(jù)的完整性、保密性是安全領(lǐng)域需要重點關(guān)注的內(nèi)容。如果把終端設(shè)備〔例如交換機、路由器和基站當(dāng)作可共享接入的邊緣節(jié)點,則需要解決許多問題：首先,需要定義邊緣設(shè)備使用者和擁有者相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險。其次,當(dāng)設(shè)備用于邊緣計算節(jié)點時,設(shè)備的原有的功能不能被損害。第三,邊緣節(jié)點上的多重用戶都需要將安全性作為首要關(guān)注指標(biāo)。第四,需要向邊緣節(jié)點的用戶保證最低服務(wù)水平。最后,需要考慮工作負載、計算能力、數(shù)據(jù)位置和遷移、維護成本和能源消耗,以便建立合適的定價模型?，F(xiàn)有解決方案包括PTC、GEPredix、華為的相關(guān)解決方案等PTC的ThingWorx平臺ThingWorxIoT平臺ThingWorx技術(shù)平臺是唯一的企業(yè)級平臺,使創(chuàng)新者能夠快速開發(fā)和部署物聯(lián)網(wǎng)的智能連接解決方??案。ThingWorx包含最完整的集成的特定于IoT的集成開發(fā)工具和功能,使解決方案開發(fā)簡單,上市時間快,并且在平臺上構(gòu)建的解決方案更具吸引力。連接-使用來自Kepware的ThingWorx連接或工業(yè)連接連接您的"東西"。分析-ThingWorx分析自動化復(fù)雜的分析流程,用于loT數(shù)據(jù),如邊緣實時異常檢測,預(yù)測分析和模擬。創(chuàng)建-強大的開發(fā)工具使熟練和新手的開發(fā)人員能夠快速創(chuàng)建解決方案。經(jīng)驗-使用Vuforia的增強現(xiàn)實創(chuàng)造體驗,幫助終端用戶更好地創(chuàng)建,服務(wù)和操作他們的"事物"。分享-通過ThingWorx開發(fā)者門戶,Marketplace和我們的年度loTConferenceLiveWorx與世界各地的loT開發(fā)人員進行協(xié)作。GEPredixPredix架構(gòu)介紹官網(wǎng)公布的架構(gòu)了解物聯(lián)網(wǎng)IoT的基本架構(gòu)的話,一看Predix也是同樣的架構(gòu)應(yīng)用層：采用Predix云平臺,在安全的環(huán)境下,交付和部署可擴展的服務(wù)和端到端工業(yè)應(yīng)用；Predix云層：提供各種服務(wù)〔資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、安全管理、運維管理等和開發(fā)工具；聯(lián)接層：提供各種聯(lián)接協(xié)議和方式,聯(lián)接企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和PredixMachine聯(lián)接各種設(shè)備,采集關(guān)鍵工業(yè)數(shù)據(jù)?！睵redixMachine,跟Thingworx的EdgeManagementServer一樣,簡單理解就是安裝在EdgeAsset上的小程序,用于設(shè)備與平臺通訊互聯(lián).Predix滿足工業(yè)行業(yè)的七大需求七大應(yīng)用方向1>Scheduling&Logistics計劃和物流,應(yīng)用預(yù)測性分析提高資產(chǎn)利用率,在維持更低的維修成本下進一步改善績效；.2>ConnectedProducts互聯(lián)產(chǎn)品,軟件定義機器,采用"predict-andprevent"服務(wù)模式,取代當(dāng)期的產(chǎn)品"break-fix"服務(wù)模式；3>IntelligentEnvironments智能環(huán)境,在城市和建筑中采用LED照明和傳感器,采集和分析數(shù)據(jù),增強居住體驗；4>FieldForceManagement現(xiàn)場人力管理,提供現(xiàn)場維修工人所需的機器數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗和維修流程,促進設(shè)備維修和升級更加高效；5>IndustrialAnalytics工業(yè)分析,監(jiān)控資產(chǎn)健康狀況,識別故障,采用prescriptiveanalytics促進生產(chǎn)力〔分析的最高階段,PredictiveAnalytics通俗理解為料事如神,那么prescriptiveanalytics則是運籌帷幄了；6>AssetPerformanceManagement資產(chǎn)績效管理,在全壽命周期管理資產(chǎn)的績效、可靠性和可用性,達到資產(chǎn)管理的新水平；7>OperationsOptimization運營優(yōu)化,整個企業(yè)范圍內(nèi)采用關(guān)鍵洞察力,解決運營問題,驅(qū)動生產(chǎn)力和提高效率。華為EC-IOT解決方案簡介華為推出邊緣計算物聯(lián)網(wǎng)EC-IoT解決方案。EC-IoT方案由終端通信模塊,邊緣計算網(wǎng)關(guān)〔AR系列和敏捷控制器共同構(gòu)成,終端通信模塊支撐物聯(lián)終端傳感網(wǎng)絡(luò)智能互聯(lián),邊緣計算網(wǎng)關(guān)就近提供智能服務(wù),敏捷控制器通過開放的API/eSDK與不同合作伙伴的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開放對接,同時應(yīng)用云管理的架構(gòu)實現(xiàn)不同行業(yè)海量無人值守終端的智能聯(lián)接和高效管理。EC-IoT解決方案具備廣泛行業(yè)適應(yīng)性,為行業(yè)客戶提供全流程的產(chǎn)業(yè)服務(wù)及商業(yè)模式創(chuàng)新,為研發(fā)和生產(chǎn)效率提升,預(yù)測性維護,增值業(yè)務(wù)運營等創(chuàng)新運營和服務(wù)提供基礎(chǔ)支撐,從而提升產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性,降低維護和服務(wù)成本,推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。EC-IoT解決方案具備廣泛行業(yè)適應(yīng)性,為行業(yè)客戶提供全流程的產(chǎn)業(yè)服務(wù)及商業(yè)模式創(chuàng)新,為研發(fā)和生產(chǎn)效率提升,預(yù)測性維護,增值業(yè)務(wù)運營等創(chuàng)新運營和服務(wù)提供基礎(chǔ)支撐,從而提升產(chǎn)品質(zhì)