● 边缘计算(Edge Computing)像是一个赶时髦的词，但是，随着两化融合与工业物联网的推进，我们注意到了在边缘侧的计算需求正在变得旺盛—并且，边缘计算也像它的名字一样，它是IT与OT世界融合的边缘。
● 边缘计算是什么不重要—重要的它带给我们什么?哪些我们可以从这种计算中获益的方向?
● 贝加莱是先进自动化技术的领导者，这也使得他一直走在技术的前沿，边缘计算是IT与OT融合的前沿。
今天，智能时代各种概念层出不穷，例如边缘计算就是一个刚刚开始进入流行阶段的方向，它究竟意味着什么?它对工业生产的贡献将会体现在哪里?如何实现它，本文以贝加莱的边缘计算架构和实现为例，为产业界的朋友分享我们对于智能制造的认识，以及边缘计算在智能制造中所扮演的角色。
1. OICT融合的时代
智能时代的制造业将需要通过OICT的融合来实现数据的采集、传输、存储、分析，以实现最终对生产过程的品质、能耗、维护等的优化，提高整体的效率，这是整个智能制造的战略层面所需要实现的目标，这一切的目标必须基于设备的连接与数据采集的基础实现来达到。
图1阐述了整个OICT融合的框架，从底层的传感器、变送器、仪表传送的数据通过PLC实现控制任务的处理，而另一方面，这些参数也会用于与生产整体优化的应用。
图1-基于OICT融合的应用场景架构
1.1 边缘计算扮演什么样的角色呢?
简单的理解，自动化技术是基于信号的控制，而边缘计算则是基于信息的控制—这是一个包含了策略优化、路径规划、分析等应用场景，为何采用边缘计算模式，又与任务的处理周期有关。
1.2 与时间处理有关的现场分层
图2显示了从OT的现场控制到边缘节点再到云对于任务的时间需求变化，而贝加莱可以通过OPC UA与其它边缘计算系统、云平台进行数据的传输，可以选择自有的系统架构，也可以对接第三方的系统。
图2-不同层级的数据连通
从图2可以看出，边缘计算处理的与自动化现场的高速响应达到μS级的响应不同，在mS这个级别，而云计算则处理的是更为大的时间周期的数据，如秒、分钟、小时、天、月。
2. 工业物联网(IIoT)
IIoT-工业物联网也被认为是未来最为重要的实现智能制造的手段，包括了德国工业4.0组织在其智能制造中也将IIoT作为整个架构的重要一环，IIC作为重要的推动物联网技术的力量，也发布了其针对工业物联网的架构设计，而对于中国，ECC也将为工业物联网提供实现路径。目前，这些组织间的交流也变得紧密，并出现了明显的技术融合迹象。
2.1 边缘计算的目标与功能
边缘计算本身即是实现IIoT的一个重要方向，图3显示了边缘计算所关注的问题：
图3-边缘计算的功能与目标
边缘计算是一个较为全局的概念，它包括了(1)数据的感知(传感技术)，以及数据的(2)采集(总线连接)，包括数据的传输、存储与管理，并在其基础上(3)分析(数据处理)，并且由此实现控制，而这里的控制—更多的是在策略、优化、规划问题级的大范围的控制，亦或归于系统控制。
2.2 IIoT的价值
图4-IIoT为制造业带来的价值
图4显示了工业物联网IIoT所要为智能工厂所带来的价值，包括在提升资产使用效率、有效的维护、减少当机等方面的贡献。
3. 边缘计算节点(EdgeNodes)
为了实现对工厂的数据采集并实现边缘计算的任务，贝加莱为这个应用场景提供了OrangeBox和APROL两个应用场景的解决方案，当然，OrangeBox和APROL可以无缝集成，只是OrangeBox更为倾向于小型的、老旧的工厂，而APROL则更为侧重于针对大型、新的工厂数据采集。
3.1 为老旧工厂所提供的边缘节点
OrangeBox是基于贝加莱Panel PC或X20系列PLC与基于mapp的软件功能所集成的现场数据采集方案：
(1)数据采集：借助于贝加莱的I/O模块丰富的种类，OrangeBox可以采集各种现场数据;
(2)通过各种总线模块实现对具有总线接口的设备的数据采集，贝加莱的开放互联支持Profibus、Modbus、DeviceNet、CAN等传统现场总线以及基于以太网的如POWERLINK、Profinet、Ethernet/IP等。
(3)mapp软件的强大功能：mapp中强大的mappOEE、mappEnergy、mappAudit等可以为现场的设备提供在OEE、能源监测、维护、审计追踪方面的服务。
图5-OrangeBOX的数据集成能力
图5显示了OrangeBox具有的功能，如OEE、PackML-针对包装工业的数据采集，用于实现机器到MES的数据互联，Euromap实现注塑机与MES等管理系统的互联。
3.2 基于APROL的边缘计算架构
图6是基于APROL的边缘计算架构，APROL内部提供了过程数据采集PDA(ProcessData Acquisition) 和能源监测的EnMon(EnergyMonitoring)、状态监测ConMon(Condition Monitoring)、以及用于过程控制的APC/MPC集成能力。
图6-基于APROL的边缘计算架构
4.边缘计算应用于产业
图7以塑料行业的设备互联为例，描述了边缘计算节点通过Euromap77来提供参数，为MES系统所访问，各个边缘节点的数据也可以通过MQTT/AMQP方式为云平台所采集，并通过云存储、分析方式为集团下的各个工厂提供数据优化与分析，并改善生产的质量、成本与能耗。
通过EUROMAP的集成，边缘节点可以提供以下数据信息给MES/ERP等上层系统。
● 关于注塑机的通用信息(制造商,型号,序列号等)，当前配置和IMM状态包括模具、注射单元、功率单元以及在机器上相关改变的日志。
● 作业管理：机器运行期间的作业信息以及生产循环的参数，以及从MES到IMM的传送作业信息并启动生产的方法。
● 数据集管理：IMM存储相关配置的信息叫数据集，这些数据包括了与IMM相关的额定工艺参数(时间，温度，压力)，同时也包括了安装的机械手系统，EUROMAP 77.2允许信息在IMM和MES之间进行传输，用于构建一个数据集知识库。
图7-边缘计算为注塑工厂实现架构
5.贝加莱边缘计算架构
贝加莱为边缘计算提供了整个集成能力的实现，包括了底层的POWERLINK—提供μS级的数据采集与控制需求，通过OPC UA接口实现μS-mS级数据传输的需求，通过开放的接口提供面向云平台更长周期的数据传输。
图8-贝加莱边缘计算产品族
图8显示了贝加莱在产品级提供的支撑，通过具有现场采集能力的I/O、总线控制器，可以将数据通过各种总线(RS485/CAN/Profibus/Modbus等)以及基于以太网的总线方式传输至于嵌入式控制器—这些控制器作为现场设备、产线的边缘节点汇总数据。而对于Edge Controller层则可以采用OrangeBOX和APROL来进行数据的处理(采集、存储、分析)，并可通过边缘节点与云服务平台建立连接，访问。
整个边缘计算的架构是为了IIoT的实现而设计，它是自动化技术与IT融合的延伸，今天的产业，IT与OT互相渗透，使得整个产业出现了更为快速的发展。
6.边缘计算--服务于生产效率的提升
正如Mckinsey Digtal 2015年在其如何导航制造业的数字化一文中所描述的，数字化的应用最终会为制造业提供提升的机会，经过对大量企业的调研，Mckinsey得出数字化在工业4.0时代对于生产制造带来的效率提升包括了以下几个方面：
● 降低30-50%机器的整体当机时间;
● 通过知识自动化来提升技术专业45-55%的生产效率;
● 降低20-50%的库存成本;
● 降低10-20%的质量成本;
● 提高预测精度到85%;
● 缩短20-50%的面市时间;
● 降低10-40%的维护成本;
● 实现生产效率的提升。
因此，我们讨论边缘计算、云计算、大数据分析、人工智能分析，不能为了概念而概念，必须服务于制造业本身的升级。
关于贝加莱：
贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的AutomationStudio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。
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