中國(guó)北京，2021年9月14日——我們正在經(jīng)歷的工業(yè)4.0是新興數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的結(jié)果，通過(guò)采用數(shù)據(jù)分析、自主機(jī)器人和人工智能等新興的技術(shù)創(chuàng)新，生產(chǎn)制造正變得“智能化”。這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的技術(shù)可提升整個(gè)價(jià)值鏈的生產(chǎn)力和績(jī)效，同時(shí)需要在生產(chǎn)制造的現(xiàn)場(chǎng)部署信息技術(shù)(IT)系統(tǒng)——邊緣計(jì)算。在某些場(chǎng)景下，這種新增加的邊緣IT可能會(huì)增加自動(dòng)化系統(tǒng)宕機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，選擇專為生產(chǎn)制造環(huán)境設(shè)計(jì)的IT機(jī)柜并投資購(gòu)置適用的電源和制冷基礎(chǔ)設(shè)施可以解決制造環(huán)境中邊緣IT系統(tǒng)所面臨的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

　　近日，全球能源管理與自動(dòng)化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家施耐德電氣發(fā)布名為《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計(jì)算確保最小化宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)》的白皮書(shū)。與典型的IT環(huán)境不同，制造環(huán)境面臨獨(dú)特的挑戰(zhàn)，比如惡劣的環(huán)境條件和安全問(wèn)題，這給在這些環(huán)境中負(fù)責(zé)IT系統(tǒng)的人員帶來(lái)了巨大的壓力。在本白皮書(shū)中，我們討論了制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境和宕機(jī)成本，并介紹了在工業(yè)4.0時(shí)代實(shí)現(xiàn)“智能”工廠的技術(shù)創(chuàng)新。我們比較了不同邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的可用性，并闡述該領(lǐng)域的最佳實(shí)踐，以幫助企業(yè)最大限度降低宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

　　生產(chǎn)制造宕機(jī)成本高昂，需要確保關(guān)鍵流程“始終在線”

　　過(guò)去十年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)制造的宕機(jī)可能導(dǎo)致企業(yè)每小時(shí)損失巨大，如汽車工業(yè)宕機(jī)的平均損失高達(dá)每小時(shí) 130 萬(wàn)美元，所有的制造業(yè)每次宕機(jī)事件的平均成本為1.7萬(wàn)美元。制造環(huán)境中的自動(dòng)化系統(tǒng)宕機(jī)會(huì)影響生產(chǎn)效率、盈利水平和客戶體驗(yàn)，甚至?xí)p害制造商的品牌聲譽(yù)。

　　施耐德電氣預(yù)計(jì)，在工業(yè)4.0時(shí)代，由于制造流程高度自動(dòng)化且互相整合，因此宕機(jī)的成本將更高。因此，為了防止宕機(jī)，企業(yè)需要進(jìn)行正確的投資以確保其關(guān)鍵流程“始終在線”。

　　IT和OT的融合使技術(shù)創(chuàng)新成為可能，但同時(shí)也面臨著邊緣部署挑戰(zhàn)

　　工業(yè)4.0中的主要新興技術(shù)創(chuàng)新如視頻分析、數(shù)字孿生、人工智能、自主機(jī)器人、3D打印、數(shù)據(jù)分析、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等，是基于數(shù)據(jù)的，并要求制造環(huán)境具備全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和計(jì)算能力水平。IT人員需要重新審視其 IT 部署策略，通過(guò)更多的數(shù)據(jù)收集、聚合、處理和分析來(lái)支持這些技術(shù)，并將計(jì)算能力部署到更靠近用戶或“設(shè)備”的位置。

　　IT和OT通過(guò)融合實(shí)現(xiàn)智能企業(yè)控制

　　工業(yè)領(lǐng)域的IT人員需要集成信息技術(shù)(IT)和操作技術(shù)(OT)，并將邊緣IT部署到自動(dòng)化層級(jí)的較低級(jí)別(如控制級(jí)別、制造執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)別和ERP級(jí)別)，以支持視頻分析和自主機(jī)器人等技術(shù)。隨著邊緣IT進(jìn)入制造環(huán)境，IT人員在防范IT系統(tǒng)故障方面將面臨更大壓力，因?yàn)檫@些故障可能導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)宕機(jī)。

　　此外，在工業(yè)環(huán)境中部署邊緣IT系統(tǒng)也具有獨(dú)特的挑戰(zhàn)性。與一般的IT環(huán)境不同，將邊緣IT部署為生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)中心時(shí)會(huì)遇到以下挑戰(zhàn)和要求：

　　可用性：當(dāng)邊緣IT與生產(chǎn)制造過(guò)程串聯(lián)時(shí)，邊緣IT系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)宕機(jī)，從而中斷生產(chǎn)。

　　潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：制造廠房的周邊環(huán)境條件通常很難控制。溫度和濕度浮動(dòng)范圍通常很廣，粉塵顆粒或其它污染物較多，發(fā)生漏水、振動(dòng)、碰撞和滋擾事件的概率較高。

　　空間限制：在制造環(huán)境中部署邊緣IT常常存在空間限制，尤其是對(duì)現(xiàn)有工廠進(jìn)行改造時(shí)。這意味著可能沒(méi)有能放置機(jī)柜的專用空間。

　　物理安全性：與辦公樓和商業(yè)環(huán)境不同，制造環(huán)境可能難以限制人員訪問(wèn)已安裝的IT資產(chǎn)。工廠車間的人員可以隨意接觸到位于同一車間內(nèi)的IT設(shè)備。

　　可管理性：IT設(shè)備通常遍布整個(gè)制造環(huán)境。此外，一般的工廠車間很少會(huì)有專門的IT人員來(lái)監(jiān)控和管理邊緣IT。

　　網(wǎng)絡(luò)安全：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及也伴隨著比以前更多的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。

　　彈性邊緣計(jì)算解決方案，幫助企業(yè)最大限度降低宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)

　　為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并最大限度降低宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，IT人員需要將彈性邊緣計(jì)算解決方案引入制造環(huán)境。彈性解決方案利用了過(guò)去幾十年來(lái)在典型IT環(huán)境中采用的最佳實(shí)踐。在制造環(huán)境中部署時(shí)，為幫助IT人員實(shí)現(xiàn)高彈性的邊緣計(jì)算，這些解決方案還需要采用獨(dú)特的最佳實(shí)踐：

　　選擇專為制造環(huán)境設(shè)計(jì)的 IT 機(jī)柜：專用IT機(jī)柜可以有效應(yīng)對(duì)上述許多挑戰(zhàn)，例如環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、空間限制和物理安全性。

　　使用有效的電源保護(hù)和制冷方法：不間斷電源(UPS)和空調(diào)等適當(dāng)?shù)碾娫幢Ｗo(hù)和制冷基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)可以最大限度降低宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

　　采用網(wǎng)絡(luò)安全最佳實(shí)踐：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的復(fù)雜性意味著必須在組成自動(dòng)化系統(tǒng)的組件及其嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全功能。

　　投資購(gòu)置監(jiān)控和管理軟件：典型IT環(huán)境的最佳實(shí)踐是從集中區(qū)域或遠(yuǎn)程來(lái)監(jiān)控和管理邊緣計(jì)算。

　　利用合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)提供完整的邊緣IT解決方案：使用開(kāi)放技術(shù)并借助成熟的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的力量，在他們的幫助下建立完全集成的微型邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

　　完全集成的邊緣計(jì)算解決方案示例

　　通過(guò)以上分析，我們可以得出生產(chǎn)制造宕機(jī)對(duì)于工業(yè)行業(yè)利益相關(guān)者而言是一筆巨大的損失。視頻分析、數(shù)字孿生、人工智能和自主機(jī)器人技術(shù)等與工業(yè)4.0相關(guān)的新興技術(shù)創(chuàng)新將提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量并減少設(shè)備故障等。通過(guò)集成IT和OT并將邊緣IT部署為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心，可以實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)創(chuàng)新。但是，將邊緣IT引入自動(dòng)化層級(jí)的較低層級(jí)(如傳感器/執(zhí)行器和控制)將增加制造過(guò)程的宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。施耐德電氣《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計(jì)算確保最小化宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)》白皮書(shū)提供的最佳實(shí)踐可以幫助工業(yè)IT人員通過(guò)彈性邊緣計(jì)算將風(fēng)險(xiǎn)降至最低，并解決諸如惡劣環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)安全、物理安全和可管理性等獨(dú)特的行業(yè)難題。

　　《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計(jì)算確保最小化宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)》白皮書(shū)，是施耐德電氣基于豐富的行業(yè)觀察和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而得出的結(jié)論，其發(fā)布為實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0時(shí)代的彈性邊緣計(jì)算部署提供了清晰的思路。施耐德電氣在工業(yè)、IT行業(yè)及邊緣計(jì)算領(lǐng)域已深耕數(shù)十年，有著領(lǐng)先的洞察與實(shí)踐，并一直在創(chuàng)新中求發(fā)展。在為用戶提供具有出色可用性和可靠性的產(chǎn)品及解決方案的同時(shí)，施耐德電氣也傾盡全力，為業(yè)內(nèi)人士盡可能提供更多知識(shí)共享的平臺(tái)和機(jī)遇。施耐德電氣持續(xù)通過(guò)SE.com和APC.com網(wǎng)站免費(fèi)提供白皮書(shū)和工具，與業(yè)界分享有益的見(jiàn)解，當(dāng)前共有200多份白皮書(shū)可供選擇。