边缘计算和云计算协同合作更能满足工业物联网的需求
云计算处于数据中心的核心网络中,通过层层网络设备搜集终端的数据,凭借强大的存储和计算能力进行大数据分析。边缘计算是指在贴近数据源的设备中的计算能力,进行实时、短周期数据的分析,能更高效地对本地数据进行实时智能化处理和执行,同时能够缓解网络中的数据流量和云端的工作量。
当海量的数据需要存储、分析时,云计算更合适。比如需要大量数据输入的人工智能离线训练,这些数据要通过合适的训练方法,验证和完善人工智能算法模型。
边缘计算可以说是对云计算的一种补充和优化。很多工业现场条件恶劣,设备分散,很难实时传送大量数据,这个时候边缘计算就更为适用。以风电场为例,具有边缘计算能力的现场设备能够实时地采集和分析数据,并能及时做出判断,调整风机以收集更多的能量。因为整个过程都在本地完成,处理速度比采用云计算提升很多。
目前,工业产线中的数据中仅有约 3% 的数据是有使用价值的,通过边缘设备过滤、处理后,到达云端的数据价值更高,相应的计算和分析过程也会更高效。
工业移动应用会更加广泛
移动终端设备在工业物联网中的参与度逐渐提高,越来越多的厂商推出移动应用方案,进一步提升工作效率和效力。移动终端主要的应用方式有以下几种:
(1) 远程监控:使用 HMI 的移动应用,工作人员可以在任何时间和地点检查现场设备和产线的运行状态,并及时进行诊断和维护工作。当监控点离设备操作点较远,或设备位于危险区的时候,移动应用提高工作安全性和效率的优势更为明显。
在多台设备都在运行同一套工序的情况下,工作人员在移动终端上就可以查看每台设备的状况,比跑到每台设备前逐一查看更方便和高效。很多人认为个人移动设备不适合在工业环境下使用,所以,在 2017 年,除了推出了更多基于个人移动终端的应用,我们看到少数企业也推出了专门用于工业环境下的基于web的平板电脑,仅用来查看数据和信息。
(2)自动采集现场信息:工作人员可以将移动设备作为现场信息采集工具,通过专用的应用程序,直接扫描并上传数据到后台系统,这样可以避免工作人员自己读取和手工输入信息过程中造成的错误。
(3)信息发布和分享:将现场的人工流程在移动终端上数字化,信息的发布和分享将会极大简化。比如工厂的管理员可以将发现的问题同时发布给所有相关人员,而不必逐一沟通。进而减少停机和维修的时间,最大化地降低损失。
如上文所述,工业物联网的实践对生产设备、软件平台、人员配备、以及资源都提出了很多新要求,工业自动化设备也要为此做好准备。以下是 IHS Markit 所观察到的自动化设备层面已经发生或正在发生的变化:
数据采集能力:传统工厂里使用的传感器和执行器都是独立工作的,现在越来越多的设备安装了嵌入式的传感器,比如泵、流量表、马达、轴承等。
数据处理能力:PLC 的数据处理能力进一步提升,能对现场设备中的数据进行筛选和简单的处理,减少服务器和云端的负荷。智能 I/O 模块具有简单的数据处理和逻辑判断能力。过去两年,也推出了很多具有数据存储和处理能力的物联网网关。
工业级移动设备:少数厂商推出了针对工业环境下使用的移动设备,比如基于 web 的平板电脑,仅能浏览网页,用来查看现场产线状态和信息。
控制系统结构扁平化:一些高端 PLC 产品和智能 I/O 模块添加了物联网网关的功能,可以直接将数据传送到服务器或云端。智能传感器也可以不通过 PLC ,直接通过物联网网关将数据传送到上层。新产品的这些功能将会加速工业控制系统构架的扁平化。
人工智能算法模块:Rockwell 和 Omron 都在其 PLC 控制器中加入了人工智能算法模块,通过对控制器中的数据流进行分析学习,人工智能算法模块会快速建立模型,之后会持续监控运行数据发现异常,并报警。
设备本地化与云端结合:会有更多基于云的方案推出,HMI 和控制器等设备的部分非实时的功能将会被转移到云端进行,这也更符合分布系统式构架的理念。
工业物联网带来的变化是指日可待的,所有的蜕变都需要一个阵痛期,科技的前沿尤其需要用最高的思维力来减轻这一阵痛,蒂蒙技术作为工业物联网的见证者及协助者,始终保持创新,力求用最高端的思维及技术方案,减少工业物联网过程中数据分布、协议处理、用户体验等问题。