邊緣計(jì)算時(shí)代，探討低成本智能制造轉(zhuǎn)型之路

Gartner預(yù)測(cè)，“到2025年75%的數(shù)據(jù)將在傳統(tǒng)的集中數(shù)據(jù)中心或云之外創(chuàng)建和處理”。這意味著邊緣計(jì)算將在未來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中承擔(dān)越來(lái)越多的計(jì)算處理任務(wù)。以工業(yè)為例，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)設(shè)備硬軟件能力的提升，為充分利用工業(yè)設(shè)備中的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，企業(yè)對(duì)邊緣計(jì)算的需求日趨迫切。

然而PLCopen中國(guó)組織名譽(yù)主席彭瑜教授卻指出，“當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化是唯一一個(gè)仍然使用專用計(jì)算機(jī)、PLC和DCS控制系統(tǒng)，而不是在系統(tǒng)邊緣使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行本地控制、優(yōu)化、分析和數(shù)據(jù)提煉的行業(yè)。”由于PLC、DCS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集范圍僅局限于原先設(shè)定的控制對(duì)象，充其量只能就地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、過(guò)濾和局部?jī)?yōu)化，而不可能從生產(chǎn)全局視野去安排決策控制的目標(biāo)。由此邊緣計(jì)算平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)全局性生產(chǎn)決策控制的關(guān)鍵。

近日新工業(yè)網(wǎng)記者專訪了Stratus容錯(cuò)技術(shù)公司大中華區(qū)技術(shù)經(jīng)理許懷，圍繞工業(yè)邊緣計(jì)算的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入交流。Stratus公司致力于為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供高可用性且容錯(cuò)的邊緣計(jì)算產(chǎn)品，能在數(shù)據(jù)中心和邊緣位置安全地遠(yuǎn)程運(yùn)行關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用，讓企業(yè)免受停機(jī)困擾，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的決策。

多重因素驅(qū)動(dòng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)變革

2022年是艱難的一年。受新冠疫情、地緣政治及大國(guó)博弈等因素影響，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)壓力驟增，市場(chǎng)挑戰(zhàn)不斷，讓企業(yè)對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)的預(yù)判變得十分困難，“易變性、不確定性、復(fù)雜性、模糊性”正將我們帶入VUCA時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，企業(yè)戰(zhàn)略的制定與執(zhí)行需要具備極強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)變能力和預(yù)見(jiàn)性。

“對(duì)我們而言，當(dāng)前企業(yè)面臨的情況即是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇?！痹S懷如此說(shuō)。在他看來(lái)，危機(jī)之中蘊(yùn)藏機(jī)遇。一方面受經(jīng)濟(jì)下行的影響，企業(yè)投資擴(kuò)張的步伐在放緩，從而減少對(duì)傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施的部署需求。另一方面受新冠疫情、地緣政治及大國(guó)博弈的影響，企業(yè)又迫切需要一種更加“高效、安全、可靠”的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，通過(guò)簡(jiǎn)化系統(tǒng)部署和運(yùn)維，降低人員開(kāi)支成本，在特殊時(shí)期保障IT系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

這種判斷源于他對(duì)行業(yè)的深刻洞察。在加入Stratus之前，許懷擔(dān)任過(guò)Oracle Database產(chǎn)品線Team Leader，負(fù)責(zé)過(guò)IBM小型機(jī)在國(guó)內(nèi)商業(yè)銀行推廣運(yùn)行，在索尼、華碩等大型制造業(yè)從事過(guò)MES研發(fā)和實(shí)施工作，豐富的跨行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，使他對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)和上層應(yīng)用有深刻理解，能精準(zhǔn)地把握當(dāng)前制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)中的痛點(diǎn)和需求。

許懷認(rèn)為，隨著智能制造戰(zhàn)略的深入，企業(yè)迫切需要打通從研發(fā)管理到生產(chǎn)制造的全業(yè)務(wù)流程數(shù)字化體系。而我們正在見(jiàn)證這樣一種趨勢(shì)，即一邊以IT技術(shù)構(gòu)建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)向工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域挺進(jìn)，另一邊是生產(chǎn)制造系統(tǒng)及設(shè)備智能化水平在不斷提升，IT與OT的融合碰撞勢(shì)在必行?？梢灶A(yù)見(jiàn)，邊緣計(jì)算的出現(xiàn)和快速推廣運(yùn)用將成為OT與IT融合的紐帶以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的實(shí)際載體。

打造“6個(gè)9”容錯(cuò)工業(yè)邊緣計(jì)算平臺(tái)

工業(yè)是非常傳統(tǒng)的行業(yè)，也是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占比最大最復(fù)雜的行業(yè)。因此，工業(yè)邊緣計(jì)算是邊緣計(jì)算應(yīng)用中最具發(fā)展?jié)摿徒?jīng)濟(jì)效益的一個(gè)領(lǐng)域，也是面對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景最多、技術(shù)綜合度最復(fù)雜、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化需求最迫切的領(lǐng)域，吸引了許多傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)和IT企業(yè)的重視和推動(dòng)。

作為其中一員，Stratus的技術(shù)產(chǎn)品兼顧IT與OT雙重特性。一般來(lái)說(shuō)，OT關(guān)注生產(chǎn)過(guò)程的安全性、效率、穩(wěn)定性和連續(xù)性，IT優(yōu)先考慮速度、安全性和數(shù)據(jù)分析。邊緣計(jì)算必須融合OT和IT的特性，以最大限度地發(fā)揮其潛力。那么如何利用IT系統(tǒng)的敏捷性，并按OT的指標(biāo)確保以執(zhí)行任務(wù)為關(guān)鍵要求的連續(xù)性呢？Stratus通過(guò)一系列技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品功能的創(chuàng)新。

首先，為了解決工業(yè)互操作性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)IT與OT環(huán)境下的數(shù)據(jù)融合。Stratus在邊緣計(jì)算產(chǎn)品ztC Edge中集成通用的OT和IT協(xié)議，使產(chǎn)品很容易集成到現(xiàn)有的工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境中，而SNMP請(qǐng)求和陷阱則可用于配置通知和警報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)了良好的工業(yè)互操作性。企業(yè)還可以利用OPC UA屬性或REST API在大多數(shù)第三方系統(tǒng)管理工具和儀表板中顯示相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

其次，為保障生產(chǎn)控制過(guò)程的安全性、穩(wěn)定性和連續(xù)性，Stratus從軟件和硬件兩個(gè)方向進(jìn)行技術(shù)革新，使平臺(tái)可用性最高達(dá)“6個(gè)9”。據(jù)許懷介紹，傳統(tǒng)服務(wù)器和工控機(jī)都是單機(jī)模式運(yùn)行，如果要實(shí)現(xiàn)高可用性，就必須通過(guò)組建雙機(jī)冗余架構(gòu)搭配冗余軟件。即便如此，仍難以避免計(jì)劃外停機(jī)，只能等硬件出現(xiàn)故障后再去彌補(bǔ)，讓企業(yè)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)時(shí)刻處于風(fēng)險(xiǎn)之中。就此，Stratus開(kāi)發(fā)了“硬件容錯(cuò)、軟件容錯(cuò)和邊緣計(jì)算容錯(cuò)”三種平臺(tái)，其代表產(chǎn)品分別為ftServer容錯(cuò)服務(wù)器、everRun停機(jī)預(yù)防軟件和ztC Edge邊緣計(jì)算容錯(cuò)平臺(tái)，企業(yè)可以根據(jù)自己的特點(diǎn)和項(xiàng)目的具體需求去選擇不同的解決方案。

以ztC Edge為例，其內(nèi)部采用了Stratus獨(dú)有的“冗余對(duì)”設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生故障，運(yùn)行在某一平臺(tái)上的虛擬機(jī)將在另一個(gè)平臺(tái)上自動(dòng)重啟或恢復(fù)。如果ztC Edge在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)或磁盤故障，它會(huì)自動(dòng)重新路由流量或使用另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)，而無(wú)需任何操作人員干預(yù)。除此之外，Stratus所有的硬件組件都能實(shí)現(xiàn)熱插拔，保障業(yè)務(wù)在被不中斷的情況下實(shí)現(xiàn)部件更換，所以運(yùn)維管理優(yōu)于傳統(tǒng)冗余方案，而且不需要購(gòu)買冗余版本的軟件授權(quán)就能實(shí)現(xiàn)冗余效果，幫助客戶節(jié)省投入成本。

目前，Stratus已與施耐德、羅克韋爾和劍維軟件等友商建立了良好的合作關(guān)系，并在全球范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛合作，通過(guò)將Stratus的技術(shù)產(chǎn)品集成到他們的工業(yè)自動(dòng)化整體解決方案中，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)、全場(chǎng)景的應(yīng)用覆蓋，涵蓋邊緣計(jì)算、集中監(jiān)控、生產(chǎn)控制、AI分析等，并在支撐諸如SCADA、MES、DCS、CRM、ERP、PLM等主流工業(yè)軟件運(yùn)行時(shí)展現(xiàn)出極佳的可用性。

低成本高可用邊緣計(jì)算助力智造轉(zhuǎn)型

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要持續(xù)的資金投入，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)資金難以為繼的情況。因此，企業(yè)轉(zhuǎn)型最常思考的一個(gè)問(wèn)題是資金從哪里來(lái)？如何降低企業(yè)轉(zhuǎn)型所需的成本。這時(shí)候企業(yè)就會(huì)慎重考慮，現(xiàn)有的投入是否合理？一些大額支出是否真有必要？有沒(méi)有可以替代的低成本高可用解決方案等。這是一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。例如，現(xiàn)在的一些企業(yè)仍然傾向于采用服務(wù)器或工控機(jī)作為邊緣計(jì)算搭建平臺(tái)，不僅部署實(shí)施過(guò)程復(fù)雜，而且硬件采購(gòu)成本高、實(shí)施周期長(zhǎng)，需要更多的運(yùn)維人員，在可用性方面往往還未必能達(dá)到工業(yè)智能化場(chǎng)景的應(yīng)用要求。

針對(duì)這種情況，Stratus解決方案完全可以實(shí)現(xiàn)替代，以更低的成本、更高的可用性支撐企業(yè)轉(zhuǎn)型。通常來(lái)說(shuō)，僅用一臺(tái)ztC Edge產(chǎn)品就可以替代傳統(tǒng)多臺(tái)服務(wù)器構(gòu)建的冗余架構(gòu)，不僅部署簡(jiǎn)便，易于管理，而且成本低廉，全組件熱插拔能幫助客戶節(jié)省上線和維護(hù)成本。同時(shí)在安全穩(wěn)定性方面也能得到極大保障，幫助客戶提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化項(xiàng)目成本。 

同時(shí)為不斷提升產(chǎn)品性能，Stratus也從未停止產(chǎn)品優(yōu)化的步伐，幾乎每年都會(huì)利用最新的技術(shù)更新?lián)Q代產(chǎn)品，對(duì)ftServer、ztC Edge和everRun三大產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)同步升級(jí)。這些產(chǎn)品不僅采用最新的CPU和硬件架構(gòu)去適應(yīng)邊緣計(jì)算應(yīng)用發(fā)展，也具有更強(qiáng)的安全性，更多的API參數(shù)，以更好的功能服務(wù)我們的伙伴和客戶。除了制造企業(yè)，像迪士尼、阿里巴巴、中信證券、首鋼京唐等對(duì)高可用和安全性有極高要求的企業(yè)都是我們長(zhǎng)期的忠實(shí)客戶。

隨著工廠智能化水平的不斷提升，支撐工業(yè)控制系統(tǒng)的硬件由單一的服務(wù)器轉(zhuǎn)變成分布式架構(gòu)。企業(yè)將越來(lái)越多的面對(duì)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的分離，結(jié)構(gòu)化&非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，關(guān)系型&非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，以及業(yè)務(wù)拆分、負(fù)載均衡、邊緣計(jì)算等問(wèn)題。對(duì)我未來(lái)的發(fā)展，許懷表示，“在智能制造的路途中我們還有很多事情需要做。而Stratus將繼續(xù)以更低的成本、更高的可用性幫助全行業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)增效降本，同時(shí)也期待著與更多的智能制造供應(yīng)商合作，為客戶提供安全、穩(wěn)定、簡(jiǎn)便的解決方案，為推進(jìn)智能制造轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)自己的力量。