探讨边缘计算对工业互联网的核心价值-凯发官网首页

    随着5g、云计算以及工业互联网等应用日渐成熟，企业中越来越多的系统、设备和终端通过5g或工业网络连接起来，当工业现场中的各种数据被源源不断地采集、汇聚和传输，工业数据也呈现出急剧增长趋势，并对企业传统it架构造成空前压力。

 

    面对海量数据的存储和计算需求，企业试图通过业务上云来解决问题。然而，当“μs级”工业自动化应用需求与“ms级”云平台数据处理能力相遇时，需求与平台性能的不匹配，使得云平台很难支撑工业智能化过程中越来越多的低延时应用场景，同时也阻断了研发管理平台向工业现场的对接与延伸，结果是业务流和数据链被阻断，而这就是经常提到的“it与ot融合”挑战。

 

    但历史的发展告诉我们，只要市场有需求，就一定会出现变革性创新技术，厂商一定会想方设法帮助企业解决痛点和需求，这就是市场价值所在。因此，当边缘计算理念横空出世时，技术厂商终于看到久违的产业破局曙光，并找到推动“it与ot融合”的绝妙方法。那就是在靠近数据源端就近处理低延时工业场景，将其它数据上传至云端，充分发挥云平台的大规模数据处理能力，同时也利用边缘计算平台靠近数据源的地理优势，实现成本和效率之间的完美平衡。

 

    也许要问，边缘计算有如此优势，为何环顾当下，边缘计算产业发展仍然进展缓慢？到底是技术不够成熟，还是市场需求和动力不足？倘若不是，未来的方向又在哪？

 

边缘计算，智能制造时代的必然产物

 

    边缘计算是智能制造时代发展的必然产物。这个结论，只要回顾近年制造业发展趋势与新兴技术演进路线就能窥见一二。

 

    2007年，当云计算概念被业界正式提出，这种革命性的it架构和高效的资源使用模式，迅速引起厂商的高度关注，给处于it转型征程中的广大制造企业带来了新的思路，一种用云计算替代传统it的想法开始萌芽并逐渐成为业界共识。与此同时，一批软件厂商敏锐的意识到，云计算可能是新的产业变革机会，并开启了基于云平台的软件架构产品规划历程。此后几年间，云cax、云erp、云crm、云mes等产品如雨后春笋般推出，大有替代传统软件之势。

 

    对中小制造企业而言，由于规模不大且功能需求相对简单，这种基于云的软件产品尚可满足需求。但对于大中型制造企业，由于不同企业发展现状和行业背景不一样，对软件功能需求差异化十分突出，要推动中大型制造企业上云，就必须支撑基于云平台的二次开发，正是在技术和需求的共同作用下，微服务、devops、容器和k8s等云原生技术快速崛起。

 

    走到这一步，技术厂商不仅支撑企业上云，还满足企业的差异化应用开发需求。但说到底，也只是解决了上云的需求。没有解决数据怎么来和怎么用的问题，它们才是企业数字化转型和智能化升级的核心。再到底层延伸，就不是软件厂商能解决的问题。

 

    那谁能解决设备互联和数据采集需求？当然是工业物联网厂商。这里强调一下，笔者习惯将工业互联网和工业物联网区别对待，并坚持认为工业物联网是工业互联网底层负责联接、采集和传输的部分，工业互联网从架构上讲，从下至上包括工业物联网、iaas、paas和saas四大部分，而工业物联网的核心就是边缘计算。

 

    那么，现在来回顾一下技术演进路线，云计算的出现带动了saas应用的大发展，大型制造企业对于saas的差异化需求又促使paas平台开发技术的出现，为给paas平台开发和saas云应用提供计算、存储和网络等基础设施支撑，iaas通过it的资源池化，为paas和saas提供高效的资源管理和调度。iaas、paas和saas三层架构涵盖了从云资源、云开发到云应用的完整云架构体系。但这只是看的见的“高楼大厦”，真正为这栋高楼大厦夯实地基的是“工业物联网平台”，因为所有工业现场数据的获取依赖工业物联网平台或边缘计算平台实现，这就是一个完整的工业互联网体系，也是智能制造转型的核心使能平台。

 

    现在看来，假如没有边缘计算平台负责连接海量工业设备，并从设备中采集并上传数据到云平台，工业互联网将变得毫无价值。这就好比巧妇难为无米之炊，没有数据的源源不断注入，空有一生本领却无处施展。这支撑了前面提出的结论，即边缘计算是智能制造时代发展的必然产物。

 

边缘计算，工业互联网产业发展之根基

 

    笔者第二个总结是：边缘计算技术的发展直接决定工业互联网产业的推进深度。边缘计算技术的突破性发展将成为工业互联网产业发展的核心动力。那么，边缘计算如此重要，到底应该从哪些方向入手突破？

 

    最近，笔者与stratus技术专家进行沟通，stratus提出的边缘计算产品发展理念，笔者觉得非常好，即简单、安全和自主。这三个词，stratus是这样解释的：

 

    简单，就是可在各应用程序和现有基础设施中轻松安装、部署和管理，还可以扩展到新的业务领域。安全，即确保”永续”可用性，保护数据免遭网络威胁或数据丢失风险，减少运营、财务和声誉风险。自主，可靠、稳健、成熟的零接触技术，可在任何环境下运行，无需人工监控、维护、维修或支持。

 

    随着工业互联网应用的深入，以及越来越多的人、设备和系统接入，对海量的工业设备和系统数据的采集、汇聚、传输和计算分析，意味着企业需要部署大量的边缘计算系统，这些平台必须具备计算、连接、存储、管理和传输基本能力。面对数量众多且平台技术越来越复杂的边缘计算平台，依靠人力维护和管理显然是不现实的，不仅成本高昂，而且可操作性不高，因为智能化工业场景是不允许边缘计算系统有非计划外的停机。面对这个问题，stratus是这么做的。

 

    首先，为了简化部署，提高实施效率，stratus为其边缘计算平台ztc edge搭载自有操作系统stratus redundant linux，包括一个支持windows和linux客户机操作系统的虚拟主机，以及ovf文件和含第三方模版的ova镜像。本地和远程人员都可通过直观的管理控制台轻松设置、配置、导入及管理他们的虚拟机。stratus技术人员告诉我，由于ztc edge本身搭载了自主操作系统和包括一部分虚拟机镜像文件，平均部署一台系统时间在半个小时以内。

 

    其次，由于企业部署的边缘计算系统越来越多，且通常部署在比较分散的偏远位置，依靠人力看管根本不现实。为防止人为蓄意破坏以及数据被窃取，stratus为ztc edge设置了多层防护。一是基于主机的防火墙、被限制的usb端口、基于角色的访问控制与活动目录集成、安全通信协议以及安全可信的启动，这一切共同作用，将数据窃取安全风险降到最低。二是为其打造坚固耐用、紧凑、工业化的造型特点，即抗震又防尘，能适应各种苛刻的工业环境部署。

 

    第三，就是ztc edge有着超强的自治能力。在产品设计之初，stratus就充分考虑到企业边缘计算平台众多，且部署比较分散偏远等因素，为降低人力维护成本，stratus对ztc edge的市场定位就是零接触边缘计算平台。如ztc edge具备自我监控和自我保护功能，能减少意外停机时间。在运行过程中更新操作环境（无需重启系统），在ztc edge内部采取的是冗余节点部署模式，即使一个节点发生故障时，运行在上面的虚拟机会自动在另一个节点上重启（高可用性模式）或恢复（容错模式），可用性高达99.9999%。

 

笔者按

 

    有人说，在非洲的某些土地上撒下一把种子，不用人管，几个月后就可以收获粮食，人们通常称这样的地方为“黑土地”。在笔者看来，边缘计算和工业互联网之间就是“种子”和“黑土地”的关系。再好的黑土地（工业互联网），如果没有种子（边缘计算），也无法开花结果。

 

    即工业互联网平台功能再完善，如果没有边缘计算提供底层设备连接、数据采集、传输和应用分析，并按照一定机制实现云边协同，工业互联网将失去其作为智能制造使能平台的核心价值。