萬物互聯(lián)、萬物感知的智能社會(huì)隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展相伴而生，邊緣計(jì)算系統(tǒng)也因此應(yīng)聲而出。對物聯(lián)網(wǎng)而言，邊緣計(jì)算技術(shù)取得的突破意味著許多控制將通過本地設(shè)備進(jìn)行處理而無需交由云端處理，處理過程將在本地邊緣計(jì)算層完成。這無疑將大大提升處理效率，減輕云端的負(fù)荷。
Q：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越來越大，形成一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，需要想辦法進(jìn)行管理。邊緣計(jì)算在這個(gè)過程中扮演什么角色？
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倍福工業(yè)PC產(chǎn)品經(jīng)理
Felix Wildemann
Felix Wildemann：
傳統(tǒng)的自動(dòng)化對開放以及與外界聯(lián)網(wǎng)的態(tài)度非常謹(jǐn)慎，因?yàn)楫?dāng)生產(chǎn)車間與 IT 技術(shù)互聯(lián)時(shí)，其安全性和穩(wěn)定性可能會(huì)受到質(zhì)疑。將兩個(gè)領(lǐng)域直接聯(lián)網(wǎng)往往會(huì)需要采取一些折中方案。
邊緣計(jì)算可能是控制數(shù)據(jù)復(fù)雜度以及無需犧牲 IT 和 OT 網(wǎng)絡(luò)任何一方的關(guān)鍵技術(shù)的首選。它在邊緣設(shè)備中預(yù)選、分類和處理數(shù)據(jù)，過濾出真正相關(guān)的過程數(shù)據(jù)。所有邊緣函數(shù)也可以直接在負(fù)責(zé)控制的工業(yè) PC 上執(zhí)行。同時(shí)，它在邊緣設(shè)備中有針對性地解耦和預(yù)處理相關(guān)過程數(shù)據(jù)方面也有很大的優(yōu)勢。這對于升級改造方案來說尤其如此，因?yàn)樵谏壐脑旆桨钢?，邊緣設(shè)備被整合到現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)計(jì)方案中。物聯(lián)網(wǎng)功能可以通過改造專用邊緣設(shè)備的方式引入到現(xiàn)有的應(yīng)用中，無需日后對控制器軟件或硬件進(jìn)行任何改動(dòng)。但在很多情況下，也需要考慮為未預(yù)先考慮的工廠固定設(shè)備的改造方案額外提供專用的邊緣設(shè)備。
Q：邊緣計(jì)算能夠預(yù)處理傳感器數(shù)據(jù)、處理軟件應(yīng)用程序，甚至計(jì)算 AI 公式。用戶在選擇邊緣軟件時(shí)需要考慮哪些方面？哪些技術(shù)是必備的？
Felix Wildemann：
一個(gè)能高效融合 IT 和 OT 技術(shù)的模塊化軟件平臺是實(shí)現(xiàn)一體化邊緣計(jì)算解決方案的基礎(chǔ)。其模塊化特質(zhì)意味著我們可以將其比作一個(gè) APP，即用戶可以從邊緣設(shè)備中的各種選項(xiàng)中選擇并執(zhí)行他們實(shí)際所需的功能。不僅如此，他們無需具備任何額外的編程技能，他們只需使用現(xiàn)成的功能塊，快速、輕松地整合這些功能塊。
真正重要的是，邊緣設(shè)備要與機(jī)器具有相同的“語言”。它還必須提供安全、標(biāo)準(zhǔn)化的 IT 協(xié)議和機(jī)制，讓機(jī)器能夠通過邊緣設(shè)備間接和安全地鏈接到云服務(wù)器或本地服務(wù)器。這方面也強(qiáng)調(diào)了國際接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在這種情況下的重要性，因?yàn)樗鼈兡軌驅(qū)⒏鞣N設(shè)備組件完全整合在一起，打造一個(gè)真正的集成式邊緣解決方案。
倍福的 TwinCAT 控制軟件可為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供各種功能塊和協(xié)議。這意味著，邊緣設(shè)備中的 TwinCAT ADS 協(xié)議或 OPC UA 可用于采集設(shè)備側(cè)數(shù)據(jù)，而無需對控制計(jì)算機(jī)的 TwinCAT 程序代碼進(jìn)行任何修改。除了標(biāo)準(zhǔn)的 IT 協(xié)議之外，OT 還支持常用的云供應(yīng)商和私有云方案使用的協(xié)議。
將邊緣設(shè)備和控制器完全融合是一門精細(xì)的藝術(shù)。這不僅僅是一個(gè)從控制器采集數(shù)據(jù)并使其可用的問題，邊緣軟件的設(shè)計(jì)也必須防止它損害控制器的可用性和實(shí)時(shí)能力。同時(shí)，相關(guān)的過程數(shù)據(jù)必須傳輸回控制器，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)可追溯的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，并盡可能減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間。得益于倍福的解決方案，這一過程在運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到任何限制：TwinCAT 使用同一套軟件平臺實(shí)現(xiàn)控制器和所有物聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。TwinCAT 采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此可以完全根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整。
諸如 Docker 等容器技術(shù)也適合在同一個(gè)設(shè)備上整合所有所需的功能。Docker 系統(tǒng)不僅能夠引導(dǎo)和優(yōu)化邊緣軟件的執(zhí)行，節(jié)省資源，而且還能夠幫助將第三方應(yīng)用程序和功能直接集成到邊緣設(shè)備中。即客戶的特定功能也可以在邊緣設(shè)備中進(jìn)行部署，并與 TwinCAT 并行運(yùn)行。
Q:在這種情況下，我們需要處理越來越多的任務(wù)，因此也需要滿足更多的硬件要求。用戶在選擇合適的邊緣計(jì)算硬件時(shí)應(yīng)該注意什么？
Felix Wildemann：
只有當(dāng)硬件和軟件都與物聯(lián)網(wǎng)和控制器方法完全一致時(shí)，邊緣解決方案才能發(fā)揮作用。這需要一個(gè)可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列，即具有不同性能等級的結(jié)構(gòu)超緊湊、模塊化和多功能的工業(yè) PC，它們可以根據(jù)所需的計(jì)算能力和接口，以及可用的安裝空間，完全適應(yīng)相關(guān)的邊緣計(jì)算應(yīng)用場景的需求。
倍福的做法確保了我們裝有 TwinCAT 軟件的工業(yè) PC 既可用作控制計(jì)算機(jī)，也可用作邊緣控制設(shè)備，因此，可以說，硬件具有傳統(tǒng)工業(yè) PC 無與倫比的優(yōu)勢，如長期可用性、堅(jiān)固耐用性和長使用壽命。同時(shí)，我們的方案也能夠直接整合工業(yè)總線系統(tǒng)，這樣就可以直接在邊緣設(shè)備中采集現(xiàn)場的各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)以及控制器數(shù)據(jù)。Microsoft Windows 和 TwinCAT/BSD® 這兩個(gè)操作系統(tǒng)都支持倍福自己的 TwinCAT 控制軟件、所有 IT 協(xié)議和 Docker 功能。
因此，用戶可以使用倍福的所有工業(yè) PC 系列，而不會(huì)受特定的硬件限制。我們的產(chǎn)品系列具有模塊化、可擴(kuò)展性和靈活性高的優(yōu)點(diǎn)，為創(chuàng)建集控制器、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算為一體的解決方案提供了完美的條件。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多國際標(biāo)準(zhǔn)。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和TwinCAT自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進(jìn)入中國市場，致力于幫助制造企業(yè)提升競爭優(yōu)勢，加速轉(zhuǎn)型升級。倍福在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)，公司所倡導(dǎo)的PC控制技術(shù)具有良好的開放性，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合，助力實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢和豐富的行業(yè)知識，倍福的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領(lǐng)域。
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