邊緣計算在智慧制造領域的應用論述

丁志勇

摘要：邊緣計算是云計算進一步延伸得來的新技術，具有智能靈活、分布高效等方面的特點，也正是因此，邊緣計算自誕生后就被廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造以及交通運輸?shù)阮I域，具有較高的應用價值。基于此，本文首先對邊緣計算的特點進行了簡單分析，然后在此基礎上從三大方面對邊緣計算智慧制造的應用需求進行了研究，最后重點探討了邊緣計算智慧制造的應用，希望可以為后續(xù)邊緣計算的應用提供參考。

關鍵詞：邊緣計算;智慧制造;應用模式

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）15-0073-02

邊緣計算主要指的是實際部署在網(wǎng)絡邊緣，其中具有較為先進的網(wǎng)絡屬性的計算環(huán)境，也可以將其簡稱為邊緣計算網(wǎng)絡。與傳統(tǒng)計算中需要下沉到設備端嵌入式計算能力不同的是，邊緣計算是一個集軟件、硬件、服務于一體的計算系統(tǒng)，其可以通過網(wǎng)絡邊緣所提供的IT環(huán)境和云計算最大限度降低網(wǎng)絡操作和支付中的時延情況。不僅如此，邊緣計算在實際應用過程中包含著5G技術、虛擬化、部署形式靈活以及行業(yè)屬性等關鍵性的能力，也正是具有此種特性，邊緣計算逐漸運用到指揮制造、無人駕駛、AR等領域當中。

現(xiàn)階段，邊緣計算的目標市場也逐漸發(fā)生了轉變，從傳統(tǒng)的2C（面向消費者）模式轉變成2B模式（面向企業(yè)）的市場模式，這樣的新市場模式也是原有云計算平臺多年來一直研究的內(nèi)容，且未成功開發(fā)的領域。而出現(xiàn)這種開發(fā)不成功問題的主要原因就是云計算平臺本身的技術策略定位存在著很大的問題，缺少靠近企業(yè)的邊緣覆蓋。在此，邊緣計算由于其網(wǎng)絡邊緣全部署的特點廣泛應用在智慧制造領域中，并取得了良好的效果。

1邊緣計算技術的特點

1.1邊緣計算是一個以模型驅(qū)動的分布式架構與平臺

在網(wǎng)絡邊緣化的智能分布架構與平臺的背景下，邊緣計算可以利用模型驅(qū)動智能化的能力（融合網(wǎng)絡、計算、存儲等）來保證自主化和協(xié)作化能力的實現(xiàn)。不僅如此，邊緣計算的網(wǎng)關還可以通過網(wǎng)絡連接以及相關協(xié)議的轉換來把網(wǎng)絡中的物理世界和數(shù)字世界聯(lián)結起來，從而為用戶提供輕量化的聯(lián)結管理、數(shù)據(jù)的實時分析以及應用管理的功能。

1.2邊緣計算與云計算的能力協(xié)同性

邊緣計算中的邊緣側具有支持多個網(wǎng)絡接口和協(xié)議、業(yè)務的實時性與確定性時延、數(shù)據(jù)全面分析、安全隱私等特點，這些恰好是云階段難以滿足的要求，在此，將邊緣計算的特點與云階段結合起來，就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡、業(yè)務、智能應用等方面的協(xié)同能力。

2邊緣計算智慧制造應用的需求

要想保證邊緣計算網(wǎng)絡在智慧制造領域的大規(guī)模應用，首先就應該全面分析各行業(yè)在運營、市場以及技術方面的應用效果，及時發(fā)現(xiàn)其發(fā)展過程中存在的問題，只有這樣，才能確保邊緣計算的良好發(fā)展。

2.1運營方面

上述提到了邊緣計算實現(xiàn)了從2C到2B的轉變，其更加靠近企業(yè)的電信網(wǎng)絡部署環(huán)境，這樣就在很大程度上為企業(yè)、運營商、供應商三大角色帶來了更多的合作模式。在使用邊緣計算之前，很多企業(yè)都會因為受到降低成本提高效益的壓力，而在接受新的網(wǎng)絡技術時必須全面考慮企業(yè)的投入產(chǎn)出問題，這就為企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展帶來了很大的阻礙;而隨著5G和邊緣計算的興起，很多企業(yè)雖然將其運用到了實際工作中，但是因為還沒有相關的經(jīng)驗，就在一定程度上為企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展帶來了難題。此時，運營商和電信廠供應商就需要將布道師的角色扮演起來，引領企業(yè)積極運用邊緣計算技術，發(fā)揮帶頭作用。

2.2目標市場方面

對于大多數(shù)的企業(yè)來說，邊緣計算屬于企業(yè)內(nèi)部的技術革新，在此，企業(yè)不僅需要對自身的發(fā)展現(xiàn)狀和對新技術的接受度進行分析，還要綜合考慮其覆蓋行業(yè)的廣度、應用場景的類型方面。

（1）行業(yè)覆蓋廣度

邊緣計算網(wǎng)絡發(fā)展的最初階段，電信廠商、供應商首先就需要對邊緣計算的行業(yè)覆蓋情況進行科學的預測，其中主要包括：向哪些方向發(fā)展、發(fā)展的具體行業(yè)、發(fā)展規(guī)模等，只有明確了發(fā)展的方向，才能確保邊緣計算的良好發(fā)展。

（2）應用場景類型的豐富程度

邊緣計算可應用的范圍非常廣泛，就從當前全球十大行業(yè)的應用案例中分析匯總，單從技術應用方面來說就可以分為增強型視頻服務、實時自動化、智能監(jiān)控、遠程操作、網(wǎng)聯(lián)車輛、監(jiān)測與追蹤、自動機器人、增強現(xiàn)實以及危險和維護傳感九大類應用場景，其在各個領域中都得到了廣泛的應用。

上述每一場景的實際應用都對邊緣計算提出了較為嚴格的要求，只有其市場推廣時間、網(wǎng)絡部署得到了各方的共同驗證，才能確保工作的邊緣計算工作的順利進行。

2.3技術方面

（1）在網(wǎng)絡承載上，本地分流技術作為邊緣計算網(wǎng)絡組網(wǎng)中的關鍵內(nèi)容，相關的功能實現(xiàn)機制依然處于研討階段，在這種技術沒有得到規(guī)范化驗證的背景下，跨度較大的邊緣計算依然面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

（2）在業(yè)務場景的支持上，邊緣計算技術架構還要與行業(yè)的典型場景進行有效的集成，一般情況下，這些場景會分成兩大類：一方面是對現(xiàn)階段的無線網(wǎng)絡環(huán)境較為敏感的業(yè)務，其主要是通過5G中的相關特性將業(yè)務數(shù)據(jù)上傳到邊緣計算系統(tǒng)中，并且在此環(huán)境下還要確保計算結果傳遞過程中的低時延效果，例如：工廠智能化的機器人云端或機器人的遠程控制、汽車自動駕駛等都屬于此類業(yè)務;另一方面是不必依賴無線傳輸?shù)募夹g，但是這種技術對云計算以及集中化部署有嚴苛需求的場景，希望在終端設備成本不變或者是成本降低的基礎上提升其娛樂性內(nèi)容。

不僅如此，終端模組的完善情況及其批量供應情況也是較為關鍵的因素，因為很多與邊緣計算緊密聯(lián)系的5G終端在保證5G功能完整度上對邊緣計算也有著密切的聯(lián)系。

3邊緣計算智慧制造的應用

3.1智慧制造關注點

當邊緣計算運用于某一行業(yè)時，相關的運營商和設備廠商必須綜合考慮行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，且還要對其有一個全面的認識。如果引進的5G和邊緣計算技術能夠與企業(yè)發(fā)展的實際痛點相符合，那么就可以在很大程度上保證邊緣技術的大范圍落實，從而達到邊緣計算快速融人新市場的目的。但是總體來看，不同的行業(yè)是不能一概而論的，其本身都存在一定的差異性，所以，運營商和設備廠商將邊緣計算引進某一行業(yè)之前，必須要對行業(yè)市場有一個基本的發(fā)展規(guī)劃，在此基礎上針對不同的行業(yè)投人相應的資源。如果條件允許還可以通過實地調(diào)查分析的方法來尋找最為合適的技術切入點。

在此，本文對制造行業(yè)的智慧制造痛點進行了總結，將其作為邊緣計算部署的重點關注內(nèi)容：

（1）有線妨礙生產(chǎn)線的柔性利用有線進行成本比較高、布線周期和難度都比較大，從而就會導致企業(yè)無法根據(jù)自身的經(jīng)營需求實時轉移相關的移動設備，生產(chǎn)線布局的調(diào)整工作也無法正常進行。

（2）私網(wǎng)為主很多工廠的網(wǎng)絡技術都會采用私網(wǎng)模式，網(wǎng)絡管理權利掌握走在自己手中，這樣做雖然在很大程度上保證了相關數(shù)據(jù)的安全性，但是很有可能會造成網(wǎng)絡的封閉，從而就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不能進行及時互通的情況，私網(wǎng)技術要想進行網(wǎng)絡升級，難度將會大大提高。

（3）以有線為主要布線形式，無線發(fā)揮輔助作用

通常情況下，很多企業(yè)都會認為無線不能有效解決網(wǎng)絡抗干擾的問題，不具備較高的可靠性，所以，很多工廠只會將其運用在數(shù)據(jù)采集工作上。同時，企業(yè)也發(fā)現(xiàn)了有線的難題，其很難解決現(xiàn)階段工業(yè)自動化發(fā)展中物聯(lián)網(wǎng)設備的組網(wǎng)和走線問題，這就為工業(yè)的自動化生產(chǎn)帶來了一定的阻礙。

在此，邊緣計算技術的運營商和設備廠商就可以抓住制造企業(yè)的網(wǎng)絡痛點，突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡連接提供者的角色，只有這樣，才能為邊緣計算在行業(yè)中的融入提供保障。

3.2智慧制造部署形式

通常情況下，邊緣計算系統(tǒng)為了滿足不同行業(yè)對邊緣計算以及5G技術應用的不同需求，其融入不同行業(yè)中都會出現(xiàn)各種各樣的部署形式，每一真正運行的組網(wǎng)架構都英語企業(yè)的實際業(yè)務需求、管理模式、運營模式以及商業(yè)發(fā)展模式相適應，只有這樣，才能保證邊緣計算系統(tǒng)的全面實施。在此，筆者匯總出了三類較為典型的網(wǎng)絡部署形式：

（1）企業(yè)的私網(wǎng)企業(yè)私網(wǎng)的部署形式可以實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡端到端的網(wǎng)絡全覆蓋，這樣就可以在很大程度上使企業(yè)的相關數(shù)據(jù)信息與網(wǎng)絡環(huán)境隔離開來，保證了數(shù)據(jù)信息的獨立性。但是這種私網(wǎng)部署形式對企業(yè)自身網(wǎng)絡管理能力的需求非常高。

（2）企業(yè)的專網(wǎng)企業(yè)專網(wǎng)部署主要是將用戶的網(wǎng)關部署在企業(yè)現(xiàn)場附近，而主要的網(wǎng)元則會部署在電信網(wǎng)的節(jié)點上。這樣做可以使運營商對網(wǎng)絡進行統(tǒng)一的管理，并且也能通過用戶面的下沉而滿足數(shù)據(jù)信息安全的需求，尤其是在技術支撐力較弱的企業(yè)中，這種部署形式對企業(yè)不會有較高的運維和管理要求。

（3）網(wǎng)絡切片組網(wǎng)網(wǎng)絡切片組網(wǎng)模式是一種主要運用于5G背景下網(wǎng)絡部署形式。實施這種組網(wǎng)模式需要運營商對目標的行業(yè)市場進行準確的判斷，并且也要對相應的網(wǎng)絡資源進行科學的部署和規(guī)劃，尤其是邊緣計算節(jié)點上的規(guī)模有著較高的要求，所以，運營商和設備廠商一定要積極解決這一問題。

3.3智慧制造管理模式

現(xiàn)階段，邊緣計算節(jié)點管理模式中重點關注的問題是將邊緣計算系統(tǒng)納入NFV業(yè)務編排管理中，還是將其形成一個相對完整且獨立的管理系統(tǒng)。通過上述對網(wǎng)絡部署模式可以發(fā)現(xiàn)，如果企業(yè)的業(yè)務和網(wǎng)絡是相互分離的，那么就可以為邊緣計算系統(tǒng)建立一個相對獨立的業(yè)務管理系統(tǒng)，而網(wǎng)絡域則需要在網(wǎng)絡部署模式的基礎上綜合考慮是并人統(tǒng)一管理系統(tǒng)還是單獨管理。

總的來說，無論是哪一種邊緣節(jié)點的管理模式，其都應在不給企業(yè)提供不相符的管理難度和成本提高的基礎上對邊緣網(wǎng)絡進行管理和運營。

4結束語

總而言之，隨著我國科技水平的不斷提高，5G技術和邊緣計算網(wǎng)絡將會廣泛應用于各行各業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營工作中。在此過程中，運營商必須摒棄傳統(tǒng)的網(wǎng)絡建設思路，積極轉變自身的業(yè)務角色，認清各個行業(yè)的痛點，并且不斷整合自身的技術和資源，只有這樣，才能保證邊緣計算快速融人目標市場中，從而才能為5G技術和邊緣計算價值的最大化發(fā)揮提供保障。