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行业数字化转型的边缘计算解决之道

当飞机不再是飞机,而是一个飞行的数据中心,通过从飞机上遍布的传感器中收集的数据进行飞行及燃油分析、导航服务、飞机检修、航空公司运营管理,以及规划和恢复等服务;当电梯具备了智能,电梯的运行状况可以得到远程实时监测,“梯联网”不仅可以实现可预测性维护,还能带来更多价值……如今,这样的例子不胜枚举,而且并不是存在于幻想当中,而是已经存在的事实。


数字化转型,为什么这个话题如此火热而且迫切?因为它已经实实在在发生,不仅大幅提升了行业自动化水平,而且满足了用户个性化的产品与服务需求,更重要的是,推动着从产品向服务运营全生命周期的转型,并由此而触发了产品服务和商业模式创新,对价值链、供应链和生态系统的发展带来了长远而深刻的影响。


数字化转型的左膀右臂


2017年,最重要的趋势就是数字化转型,应该不会有人怀疑这一论断。如果从狭义的角度理解数字化转型,云计算、大数据等那些ICT(Information and Communication Technology)圈儿里的事人们已经耳熟能详。在数据中心端,也就是云端,相关的创新技术和解决方案层出不穷。如果从广义的角度看待全球数字化革命引领的新一轮产业变革,那么最显著的变化则是将“物”纳入智能互联,实现OT(Operation Technology)与ICT的深度协作与融合。


简单概括,数字化转型要处理好几对儿关系:第一,云与端的关系,也就是云计算与边缘计算的关系;第二,OT与ICT的融合;第三,技术创新与行业应用之间的匹配;第四,妥善处理好人与物,以及物与物之间的关系;第五,既能保证广泛的连接性,同时又能保证连接以及端点的安全性。


如果想顺利完成数字化转型这件事,那么就必须正视这一问题——“物”的智能互联将无所不在。从航空业的预测性维护到公共事业领域的电梯智能运营,从能源行业的智能抄表到物流行业的全流程跟踪,这些行业的数字化应用案例让我们深刻体会到,物联网必然引发制造、能源、公共事业、交通、健康、农业等领域的深刻变革。这也是“中国制造2025”、北美的“工业互联网”和欧洲的“工业4.0”等诞生的基础。


就像是一个人的左膀和右臂,云计算与边缘计算之间是互相协同,共同使能行业数字化转型的。云计算聚焦非实时、长周期数据的大数据分析,能够在周期性维护、业务决策支撑等领域发挥其特长;边缘计算则聚焦实时、短周期数据的分析,能更好地支撑本地业务的实时智能化处理与执行。从另一个角度分析,边缘计算既靠近执行单元,更是云端所需高价值数据的采集单元,可以更好地支撑云端应用的大数据分析;云计算通过大数据分析优化输出的业务规则,也可以下发到边缘侧,边缘计算基于新的业务规则进行业务执行的优化处理。可以这样说,在行业数字化转型的过程中,云计算与边缘计算缺一不可。


再举一个边缘计算与云计算相互依存的例子。当物联网普及后,家中的电器、家具等都可以通过网络连接到云平台上,这些产品之所以能够自动地完成许多功能,主要得益于云平台的控制。如果一旦出现网络中断,那么家里的这些物品还能实现原有的自动化功能吗?这就要求家里的这些物品的某些功能要通过云平台进行控制,而还有些功能则要由本地设备自主完成,这时本地设备就要依靠边缘计算。


只有想不到,没有做不到,物联网的蓝图已经展现在人们面前。但是,实事求是的说,更多的物联网解决方案目前还处在概念验证(POC)阶段,云计算进展之迅速有目共睹,而边缘计算还需要再加一把劲儿。


IDC的数据统计,到2020年,全球将有超过500亿的终端与设备联网。未来,超过50%的数据需要在网络边缘侧进行分析、处理与储存。边缘计算的大市场正在向我们招手。


网络边缘侧的智能互联


既然已经明确了,行业数字化转型的解决之道是边缘计算,那么,边缘计算到底指的是什么呢?


边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在业务实时、业务智能、数据聚合与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求。


简单说,边缘计算就是在网络边缘侧实现智能互联。边缘计算要攻克哪些难题呢?


现在,很多人都拥有多个联网设备,包括智能手机、平板电脑,以及各种可穿戴设备等。随着联接设备数量的持续增加,网络的连接、运维管理、扩展和可靠性保障面临巨大的挑战。边缘计算要解决的主要问题就是海量的联接,以及异构环境的管理。除了人们熟悉的数据中心以外,工业现场长期以来存在大量异构的总线联接,多种制式的工业以太网并存,因此确保兼容性和实时可靠也是是边缘计算要完成的重要任务。


云计算、物联网要保证用户随时随地访问,因此业务的实时性和连续性非常重要。尤其是工业场景中,系统的检测、控制、执行对实时性的要求更高,一些场景甚至要求延迟必须控制在10ms以内。边缘计算要以满足业务的实时性要求为己任。


我们正在构建一个智慧的社会。业务流程的优化、运维的自动化,以及业务创新驱动着业务不断走向智能。智能意味着更高的效率、更低的成本、更高的自动化程度。边缘计算的一个核心目的就是在网络边缘侧实现更高的智能,其典型应用之一预测性维护就是智能化的体现,它代表着服务模式和商业模式转变的方向。


边缘计算要实现业务数据的聚合和互操作,这是实现业务智能的基础。在异构的环境中,实现跨厂商、跨应用的数据集成和互操作颇具挑战性。


安全问题无处不在,它横跨云计算和边缘计算。从数据中心到各种终端设备,必须实现端到端的安全保护。网络边缘侧的安全问题主要包含设备安全、网络安全、数据安全与应用安全。另外,关键数据的安全性、一致性以及隐私数据的保护也非常重要。


边缘计算并不能一蹴而就,其本身也要经历一个发展的过程,必须从顶层设计开始,在联接、智能、自治等方面不断完善。


边缘计算让万物更智慧


随着行业数字化转型进程不断向纵深发展,在技术与商业的双重驱动下,边缘计算的重要性日益凸显。引领边缘计算产业的健康、可持续发展,使之快速、平稳落地成了摆在厂商和用户面前的一大挑战。


边缘计算并不是纸上谈兵,它的应用场景极其丰富,产业价值十分突出。一方面,它可以有效支撑行业用户的商业模式创新,实现从产品向服务的价值延伸;另一方面,它还可以支撑产品和服务的定制化与智能化。当前,预测性维护、能效管理、智能制造是比较典型的边缘计算应用场景,其带来的改变和收益十分显著。

    

最近,电梯伤人事件频发,其中有人为的原因,但是电梯本身的故障也是主要问题。目前,全球有超过1500万部电梯在网运行,电梯的维保和售后服务已成为电梯行业的“新蓝海”。电梯行业实现数字化转型和商业模式创新,主要途径就是借助边缘计算,实现预测性维护,从而提升运维效率,降低运维成本。

 

具体来说,基于电梯内大量的传感器,可以对电梯运行状态实时感知。通过本地的边缘计算并融合网关,可以提供数据分析和洞察,第一时间发现设备潜在故障。据统计,采用这种预测性维护可以减少维护费用7%~60%,过程停机减少,70%设备寿命延长1~10倍。

 

数据分析公司LuxResearch的报告显示,2020年,全球工业物联网产值将达到1510亿美元,而梯联网正是其中一个典型使用场景。这种预测性维护不仅适用于电梯行业,特种车、数控机床、二次供水设备、能源行业都可从中获益。

 

公共基础设施的能效管理也是边缘计算可以大展拳脚的一个领域。以路灯为例,全球80%的路灯厂商都准备向智能路灯转型,以便更好地实现节能减排智能路灯解决方案可降低80%的维护成本;多级可靠保证,即使云端控制出现异常,也可保证正常工作和管理,实现可预测性维护。通过引入边缘计算,可以有效降低建筑能耗,据澳大利亚墨尔本项目客户提供的数据,楼宇能效解决方案部署后有效降低了能耗约60%;实现能源信息采集自动化,节省人工采集费用和维护成本。


边缘计算还能够加速智能制造的实现。“中国制造2025”的目标是到2025年,中国将在制造业重点领域全面实现智能化,试点示范项目运营成本降低50%,产品生产周期缩短50%,不良品率降低50%。实现制造智能化,首先要加强制造业ICT系统和OT系统之间的灵活交互。

 

德国在“工业4.0”方面起到了示范作用。比如,凭借部署了IoT平台的公有云,德国电信帮助德国荷马机械制造有限公司(Holmer)实现了农用机械预测性维护。

 

如今,边缘计算已经在公共基础设施、智慧能源、智能制造、车联网甚至智慧家庭等领域有了成功应用,这为边缘计算继续走向深入打下了坚实的基础。


边缘计算是一个大生态


云计算时代,没有一个厂商能够依靠单打独斗取得成功,而是必须建立一个生态系统,联合上下游的合作伙伴,才能更好地推动整个产业的快速、良性发展。边缘计算也不例外。边缘计算目前正处于兴起阶段,人们对边缘计算的认识还有模糊的地方,配套的产品和解决方案还不完善,边缘计算架构的顶层设计与运作模式还需要进一步明确,边缘计算的整个产业链条还在形成之中。在这个时候,就更需要建立一个边缘计算的生态圈,打通“政产学研用”各方产业资源,这样才能更有效地推动边缘计算在各行业的应用落地,促进数字化创新。


推动边缘计算的发展和落地,首先要明确需求在哪里。这就需要研究机构和厂商积极开展边缘计算应用的需求分析,梳理出行业的关键需求,从而找到边缘计算应用的突破口。


其次,根据用户的需求,确定边缘计算的技术参考架构,相关软硬件厂商明确自己的定位与分工,提供整体解决方案。

 

再次,相关厂商和试点用户应该加快边缘计算技术框架、产品和解决方案的测试、验证工作,争取尽快将边缘计算产品商业化。

 

然后,在行业内进行示范推广工作,树立边缘计算的成功样板,不断总结经验,提升边缘计算的价值和关注度,为边缘计算开辟更广阔的应用空间。

 

最后,产业各方应通力协作,针对边缘计算进行更加全面、细致的研发,制定统一的标准或规范,并且增强国内外的交流,实现开放与合作,更快实现边缘计算的产业化,为社会、企业创造更多价值。

 

边缘计算作为一项新兴产业,其应用前景十分广阔,产业同时横跨OT、IT、CT多个领域,且涉及网络联接、数据聚合、芯片、传感、行业应用等多个产业链角色。据悉,华为、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔、ARM和软通动力六家单位联合倡议,即将于本月成立边缘计算产业联盟(Edge Computing Consortium,ECC),ECC的职责是全面促进产业深度协同,加速边缘计算在各行业的数字化创新和行业应用落地。

 

边缘计算是行业数字化转型的重要抓手,它与云计算的协同互动,将改变各行业信息化的未来。


来源:中国云报

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边缘计算作为新兴产业应用前景广阔,产业同时横跨OT、IT、CT多个领域,且涉及网络联接、数据聚合、芯片、传感、行业应用多个产业链角色。为了全面促进产业深度协同,加速边缘计算在各行业的数字化创新和行业应用落地,华为技术有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔公司、ARM和软通动力信息技术(集团)有限公司作为创始成员,联合倡议发起边缘计算产业联盟,致力于推动“政产学研用”各方产业资源合作,引领边缘计算产业的健康可持续发展。

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