著名市場調研公司IDC近日發(fā)布了一組數據：2025年全球物聯網連接數將增長至270億個，將來超過70%的數據和應用正在邊緣產生和處理。而工信部也在《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中寫到：到2025年規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數字化，智能制造裝備國內滿足率超70%。
中國制造也正在邁向智能化、數字化。在萬物互聯的今天，云、5G驅動的連接、人工智能和智能邊緣四個“網紅技術”也正推動著各行各業(yè)進入全新時代。西門子，作為工業(yè)自動化領域的“頭部玩家”，又將如何利用工業(yè)邊緣的發(fā)展，引領自動化進入全新時代呢?
工業(yè)邊緣是如何應運而生的?
過去，大家習慣于金字塔形狀的自動化結構，數據由底層的傳感器執(zhí)行器產生，由PLC或DCS控制器進行控制，向上由SCADA進行數據采集與監(jiān)視控制。再向上，由MES系統(tǒng)管理生產執(zhí)行，由PLM進行產品生命周期管理，由ERP進行企業(yè)資源計劃。一般將這個金字塔結構中的中上層信息系統(tǒng)稱為數字化系統(tǒng)。
近些年，企業(yè)越來越關注數據產生的價值，互聯網技術的發(fā)展加速了這一過程，工業(yè)互聯網的浪潮也悄悄地將這樣的傳統(tǒng)的工業(yè)架構顛覆，金字塔結構逐漸變?yōu)榫W狀結構。這個網狀結構的基礎，由現場層、邊緣層和云層共同組成，這就是常說的云邊端的組成形式。
邊緣是最靠近現場數據源的層級，將數據進行采集和處理。并進行本地的運算和反饋。對于更大規(guī)模的數據，可以由邊緣層上傳給云層，在云端進行大數據分析和模型訓練。
有了這樣的架構，就能讓數字化變得更簡單更輕松。傳統(tǒng)龐大的MES、ERP、PLM系統(tǒng)中的功能模塊變得輕量化，比如資產管理或能源管理就可以變成一個獨立的App，部署在邊緣層運行。當我們需要設備能源管理時，一個輕量級的應用程序App就能解決，大大降低了時間和金錢成本。
工業(yè)邊緣，就在這樣的大背景下應運而生。邊緣計算，指的是在靠近物或數據源頭的邊緣側，進行的存儲、計算和執(zhí)行，并且就近提供智能服務。將邊緣計算應用到工廠生產中，邊緣就是在設備和機器的旁邊，計算可以是對設備數據的簡單預處理，也可以是人工智能、機器學習等高級數據處理方式。
邊緣計算的目的，是能夠滿足安全性、實時性，完成數據連接、數據優(yōu)化，以及智能決策。讓數據真正發(fā)揮價值，解決工業(yè)現場質量、成本、效率、安全等方面的難題。
西門子工業(yè)邊緣產品架構
西門子工業(yè)邊緣分為三個層級，他們分別執(zhí)行不同的功能。
首先，是最頂層的工業(yè)邊緣中心，用于監(jiān)視多個工業(yè)邊緣管理平臺，并且可以存儲、瀏覽和下載工業(yè)邊緣APP，在這里，大家可以找到由西門子和合作伙伴開發(fā)的針對多種行業(yè)和應用場景的APP。
第二層，平臺層，工業(yè)邊緣管理平臺。是用于集中管理所有已連接邊緣設備的軟件平臺。它處于工廠車間層級，可以同時監(jiān)控上百臺已連接設備的狀態(tài)，并且在目標邊緣設備上安裝邊緣應用和升級軟件功能，將功能從云端轉移到生產系統(tǒng)。
第三層，設備層，部署了工業(yè)邊緣運行系統(tǒng)的邊緣設備，在數據生成現場就可以進行采集和處理，并且支持和自動化設備的集成和執(zhí)行容器化的邊緣應用。這里的一臺邊緣設備可以同時運行多個應用APP。目前西門子已發(fā)布了工控機的邊緣設備，并且有不同算力和內存的產品可供選擇，可以滿足多種場景的需求。
以上的中心層、平臺層和設備層，共同構成了西門子工業(yè)邊緣的整體系統(tǒng)架構。貫穿其中的是邊緣應用App，可以在頂層的邊緣中心找到合適的應用進行下載，下載到工廠本地的邊緣管理平臺中，再由邊緣管理平臺一次性下發(fā)到工廠內上百臺的邊緣設備中，簡單又高效。
如想要自己開發(fā)應用，西門子開放的系統(tǒng)也完全支持和鼓勵自主開發(fā)應用的部署。大家只需要用docker容器封裝技術將應用打包，就可以輕松地將它部署到邊緣設備上，無縫集成。
總結一下，工業(yè)邊緣架構，需要硬件、平臺、軟件應用的共同配合，才能協同作用，發(fā)揮最大優(yōu)勢。
在應用層，西門子結合了工業(yè)用戶的專業(yè)需求，開發(fā)和發(fā)布了不同層級的應用APP產品。
這些應用分為三類：最底層的連接應用，可以和現場設備以及云進行通訊，支持多種主流協議;中間層的數據服務和數據總線負責做好傳遞;而上層的功能應用，是最貼近用戶的App，他們可以解決不同的問題，比如創(chuàng)建可視化的數據模型。分析產線的運行狀況，分析和優(yōu)化機器設備的產能，固定資產管理，能源管理等等。
這一層級上，除了西門子的App，更有合作伙伴基于西門子工業(yè)邊緣平臺開發(fā)的更多針對行業(yè)場景的App，包括機器視覺檢測和預測性維護。合作伙伴只需要將任何開發(fā)平臺開發(fā)的應用，由docker容器技術進行打包，就可以輕松部署到西門子工業(yè)邊緣平臺上。
西門子工業(yè)邊緣生態(tài)構建
除了提供整套軟硬件產品的架構，西門子還致力于建立領先的工業(yè)邊緣生態(tài)，為用戶和合作伙伴創(chuàng)造更多價值。依托于開放的技術平臺，目前，已有多家工業(yè)企業(yè)和設備制造商作為用戶加入生態(tài)，率先感受到了技術的變革。他們借助工業(yè)邊緣的技術提高了產品生產的質量和效率，也提高了市場競爭力。
與此同時，來自OT和IT領域的多家應用程序開發(fā)伙伴、解決方案伙伴和工程服務伙伴，也加入了工業(yè)邊緣的生態(tài)，他們將最新的技術應用，如人工智能、機器視覺、預測性維護等超強技術融入到邊緣計算中，為企業(yè)解決了生產中難以用傳統(tǒng)自動化技術解決的痛點，帶來了巨大價值。
而西門子，作為生態(tài)的創(chuàng)建者，為大家提供了全套體系的軟硬件產品、應用商店、技術支持、社群等，也將在未來自動化的技術變革浪潮中，和大家并肩同行，智創(chuàng)未來!
