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西門子（中國）有限公司數(shù)字化工業(yè)集團副總裁兼工廠自動化事業(yè)部總經(jīng)理 衛(wèi)岳歌（Joerg Westerholt）

全球已經(jīng)掀起行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮，數(shù)字化是基礎，網(wǎng)絡化是支撐，智能化是目標。通過對人、物、環(huán)境、過程等對象進行數(shù)字化而產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值流動，以數(shù)據(jù)為生產(chǎn)要素，通過智能化為各行業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟和社會價值。

從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0，歷史的演進讓我們看到新工業(yè)革命正在因技術范式的轉(zhuǎn)變引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革，驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展。這次產(chǎn)業(yè)變革的過程就是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、各行各業(yè)如何用新技術來賦能的過程，最后實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智能的一種新經(jīng)濟業(yè)態(tài)。

事實上，數(shù)字化的發(fā)展創(chuàng)造了諸多經(jīng)濟和社會效益，包括更快速的信息獲取、更便捷的全球交流，但同時也給生產(chǎn)制造型企業(yè)帶來許多新挑戰(zhàn)。

為了幫助客戶充分利用工業(yè) 4.0 的潛力，西門子提供包含數(shù)字化企業(yè)核心要素在內(nèi)的一系列解決方案。借助于這些可擴展解決方案，離散工業(yè)及過程工業(yè)企業(yè)都可闊步邁向工業(yè) 4.0，實現(xiàn)涵蓋整個價值鏈的全面數(shù)字化。

憑借邊緣計算處理海量數(shù)據(jù)

在工業(yè)生產(chǎn)的不同控制和監(jiān)控環(huán)節(jié)中，每天可產(chǎn)生成千上萬的的海量數(shù)據(jù)，但當前只有小部分數(shù)據(jù)可以獲得處理，產(chǎn)生價值。無論是本地生產(chǎn)還是全球制造，網(wǎng)絡化程度越高，數(shù)據(jù)量越大。

生產(chǎn)制造型企業(yè)在本地處理數(shù)據(jù)時，往往會遇到挑戰(zhàn)：比如無法在自動化系統(tǒng)上導入和操作數(shù)據(jù)處理程序，而跨區(qū)域處理也并不現(xiàn)實。云計算確實能夠解決這個問題，但也面臨諸多困難。雖然云基礎設施非常高效，然而越來越多的企業(yè)需要在靠近生產(chǎn)現(xiàn)場端對數(shù)據(jù)進行實時處理以及更高的數(shù)據(jù)可用性。

長久以來，工業(yè)界始終高度關注數(shù)據(jù)的優(yōu)化利用——通過邊緣計算對于生產(chǎn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分布式處理日益成為致勝關鍵。邊緣計算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側，融合網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放平臺（架構），就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。它在云端與工廠中的互聯(lián)設備之間架起一座橋梁，使能智能資產(chǎn)、智能網(wǎng)關、智能系統(tǒng)和智能服務。換句話說，邊緣層融合了IT和OT層，連接著虛擬世界和現(xiàn)實世界。

邊緣計算已成為一個重要技術，用于收集、控制和分析網(wǎng)絡邊緣上的數(shù)據(jù)。通過計算與數(shù)據(jù)分析領域中的這種進步，工業(yè)領域和過程控制工廠變得更強，足以應對各種挑戰(zhàn)并充分利用基于互聯(lián)網(wǎng)的服務模型。因此，邊緣計算正在迅速發(fā)展為工業(yè)自動化與控制領域中的一個大趨勢。

工業(yè)邊緣計算將云計算優(yōu)勢下沉到現(xiàn)場層

Gartner的報告《Exploring the Edge: 12 Frontiers of Edge Computing》顯示，到2021年底將有超過50％的大型企業(yè)部署至少一個邊緣計算應用；到2023年底，50％以上的大型企業(yè)將至少部署6個用于物聯(lián)網(wǎng)或沉浸式體驗的邊緣計算應用，而2019年這一數(shù)字甚至不足1％。

工業(yè)的邊緣計算將云計算的優(yōu)勢下沉到現(xiàn)場層，我們稱之為1+1＞2的效益。行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要云計算與邊緣計算的互相協(xié)同，兩者各有所長。云計算擅長全局性、非實時、長周期的大數(shù)據(jù)處理與分析，能夠在長周期維護、業(yè)務決策支撐等領域發(fā)揮優(yōu)勢；邊緣計算更適用局部性、實時、短周期數(shù)據(jù)的處理與分析，能更好地支撐本地業(yè)務的實時智能化決策與執(zhí)行。

西門子的工業(yè)邊緣計算整體服務包括邊緣管理、邊緣設備和邊緣應用程序。在邊緣管理方面，我們推出了工業(yè)邊緣平臺，通過提供設備級的數(shù)據(jù)處理，安全地將高度完善的分析技術和邊緣計算引入制造領域，使自動化設備得到進一步擴展。在西門子工業(yè)邊緣平臺上，用戶可以使用一系列描述性、診斷性、預測性和決策性的分析應用程序。上云服務可以與來自西門子、第三方供應商或終端用戶自己的邊緣應用程序結合在一個集成硬件和軟件的生態(tài)系統(tǒng)中，供自動化組件使用。

憑借工業(yè)邊緣數(shù)字化平臺，西門子可幫助用戶消減傳統(tǒng)本地數(shù)據(jù)處理與云計算數(shù)據(jù)處理之間的差距，以滿足個性化需求。通過邊緣計算，可以實時在本地處理海量數(shù)據(jù)。西門子向用戶提供了廣泛的應用程序，包括數(shù)據(jù)處理、通過Web服務器進行數(shù)據(jù)可視化、向云或IT基礎架構傳輸數(shù)據(jù)，以及開發(fā)應用程序的快速創(chuàng)新周期。此外，由于預處理了大量數(shù)據(jù)，只將最終相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆苹騃T基礎架構，從而顯著減少了內(nèi)存占用和傳輸成本。西門子工業(yè)邊緣不僅支持西門子基于云的開放式操作系統(tǒng)MindSphere的云傳輸協(xié)議也支持消息隊列遙測傳輸（MQTT），使數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠、高效。

西門子工業(yè)邊緣的一大亮點在于分布式的數(shù)據(jù)處理和基于應用軟件的數(shù)據(jù)分析方式，同時可以通過邊緣設備如西門子工控機SIMATIC IPC直接集成到自動化設備中。制造業(yè)企業(yè)可以選擇工業(yè)邊緣解決方案中的硬件和軟件組合來提升其靈活性和開放性，并無需擔憂數(shù)據(jù)的安全性。Industrial Edge平臺采用通用數(shù)據(jù)采集標準，用戶可輕松地從已有產(chǎn)線和設備中采集數(shù)據(jù)并使用邊緣方案。

邊緣計算疊加人工智能

邊緣計算擁有三類典型應用場景：

（1）人工智能與高級功能

? 機器邊緣提供數(shù)據(jù)用于學習的算法訓練等；

? 在機器邊緣部署 AI 模型，實現(xiàn)工藝過程控制和優(yōu)化；

? 應用于：預測性維護，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）全球設備集中管理

? 預處理設備數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)饺魏卧?IT系統(tǒng)；

? 集中管理全球設備，為 原始設備制造商（OEM）的全新業(yè)務模型（例如 SaaS）奠定基礎。

（3）數(shù)據(jù)采集與初步應用

? 如數(shù)據(jù)可視化，報警、預警等；

目前，西門子已將工業(yè)邊緣解決方案部署到汽車行業(yè)。在人工智能和機器學習領域，西門子正在和用戶合作開發(fā)一項前景廣闊的工業(yè)邊緣項目。例如，在汽車車身焊接質(zhì)檢工藝中，人工智能技術通常會應用于檢測焊槍自身以及在生產(chǎn)過程中的異常參數(shù)。利用工業(yè)邊緣提升并簡化這一工藝，將大大降低維護成本，并進一步提高生產(chǎn)效率。工業(yè)邊緣為某家車企配備了靠近車間的支持實時數(shù)據(jù)處理的運行環(huán)境，同時新增了功能確保在邊緣設備上可靠地運行人工智能算法。基于人工智能技術的邊緣應用程序可輸入、處理和發(fā)布數(shù)據(jù)。同時，擁有專利技術的機器學習監(jiān)控系統(tǒng)保證了人工智能預測可信度。這個項目中，人工智能解決方案部署在工業(yè)邊緣中并可以進行數(shù)據(jù)的同步處理，結果數(shù)據(jù)將傳輸?shù)皆贫耍ㄔ贫嗽O計期環(huán)境與邊緣運行期完全集成）。通過這一全新的解決方案可減少人工質(zhì)檢步驟，未來甚至有可能減少車身焊接點。

除此之外，在西門子成都數(shù)字化工廠，結合了人工智能與邊緣計算技術的視覺檢測系統(tǒng)，能夠在保證電路板生產(chǎn)質(zhì)量“零缺陷”的同時降低至少75%的人工復檢成本。工業(yè)邊緣計算疊加工業(yè)人工智能后，可以對自動化產(chǎn)生大幅度提升，可以實現(xiàn)在車間層級更好的智能化應用。

引領工業(yè)未來

西門子正在努力構建由工業(yè)企業(yè)、設備制造商（OEM）、應用程序開發(fā)者、解決方案供應商，以及工程服務提供商組成的領先生態(tài)，為合作伙伴創(chuàng)造價值。邊緣應用可由西門子和第三方供應商通過工業(yè)邊緣應用商店提供，因此，用戶和機器制造商也可開發(fā)自己的應用程序，并可根據(jù)其機器的個性化需求進行定制。這些應用程序涵蓋了各行業(yè)和各應用場景，比如數(shù)據(jù)可視化、設備狀態(tài)監(jiān)測、工藝參數(shù)優(yōu)化等。已經(jīng)有多家合作伙伴和工業(yè)用戶公司加入了西門子工業(yè)邊緣生態(tài)，這為合作伙伴和客戶開發(fā)新的商業(yè)模式提供無限潛能。

我們不難發(fā)現(xiàn)，工業(yè)邊緣可優(yōu)化現(xiàn)場數(shù)據(jù)的使用，令一切變得更簡單、更靈活、更安全，進一步提高了工廠的生產(chǎn)效率。借助西門子工業(yè)邊緣生態(tài)系統(tǒng)和強力支持，企業(yè)和開發(fā)者更可將自己的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為真正的價值，而客戶則能夠輕松找出應對生產(chǎn)難題的解決方案。由此，西門子正在引領工業(yè)未來……