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觀察|探討邊緣計算對工業互聯網的核心價值

供稿:美國容錯技術有限公司(Stratus Technologies ) 2021/3/15 13:39:27
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隨着5G、雲計算以及工業互聯網等應用日漸成熟,企業中越來越多的系統、設備和終端通過5G或工業網絡連接起來,當工業現場中的各種數據被源源不斷地採集、匯聚和傳輸,工業數據也呈現出急劇增長趨勢,並對企業傳統IT架構造成空前壓力。

面對海量數據的存儲和計算需求,企業試圖通過業務上雲來解決問題。然而,當“μs級”工業自動化應用需求與“ms級”雲平台數據處理能力相遇時,需求與平台性能的不匹配,使得雲平台很難支撐工業智能化過程中越來越多的低延時應用場景,同時也阻斷了研發管理平台向工業現場的對接與延伸,結果是業務流和數據鏈被阻斷,而這就是經常提到的“IT與OT融合”挑戰。

但歷史的發展告訴我們,只要市場有需求,就一定會出現變革性創新技術,廠商一定會想方設法幫助企業解決痛點和需求,這就是市場價值所在。因此,當邊緣計算理念橫空出世時,技術廠商終於看到久違的產業破局曙光,並找到推動“IT與OT融合”的絕妙方法。那就是在靠近數據源端就近處理低延時工業場景,將其它數據上傳至雲端,充分發揮雲平台的大規模數據處理能力,同時也利用邊緣計算平台靠近數據源的地理優勢,實現成本和效率之間的完美平衡。

也許要問,邊緣計算有如此優勢,為何環顧當下,邊緣計算產業發展仍然進展緩慢?到底是技術不夠成熟,還是市場需求和動力不足?倘若不是,未來的方向又在哪?

PART 1

邊緣計算,萊鳥集運時代的必然產物

邊緣計算是萊鳥集運時代發展的必然產物。這個結論,只要回顧近年製造業發展趨勢與新興技術演進路線就能窺見一二。

2007年,當雲計算概念被業界正式提出,這種革命性的IT架構和高效的資源使用模式,迅速引起廠商的高度關注,給處於IT轉型征程中的廣大製造企業帶來了新的思路,一種用雲計算替代傳統IT的想法開始萌芽並逐漸成為業界共識。與此同時,一批軟件廠商敏鋭的意識到,雲計算可能是新的產業變革機會,並開啓了基於雲平台的軟件架構產品規劃歷程。此後幾年間,雲CAX、雲ERP、雲CRM、雲MES等產品如雨後春筍般推出,大有替代傳統軟件之勢。

對中小製造企業而言,由於規模不大且功能需求相對簡單,這種基於雲的軟件產品尚可滿足需求。但對於大中型製造企業,由於不同企業發展現狀和行業背景不一樣,對軟件功能需求差異化十分突出,要推動中大型製造企業上雲,就必須支撐基於雲平台的二次開發,正是在技術和需求的共同作用下,微服務、DevOps、容器和K8s等雲原生技術快速崛起。

走到這一步,技術廠商不僅支撐企業上雲,還滿足企業的差異化應用開發需求。但説到底,也只是解決了上雲的需求。沒有解決數據怎麼來和怎麼用的問題,它們才是企業數字化轉型和智能化升級的核心。再到底層延伸,就不是軟件廠商能解決的問題。

那誰能解決設備互聯和數據採集需求?當然是工業物聯網廠商。這裏強調一下,筆者習慣將工業互聯網和工業物聯網區別對待,並堅持認為工業物聯網是工業互聯網底層負責聯接、採集和傳輸的部分,工業互聯網從架構上講,從下至上包括工業物聯網、IaaS、PaaS和SaaS四大部分,而工業物聯網的核心就是邊緣計算。

那麼,現在來回顧一下技術演進路線,雲計算的出現帶動了SaaS應用的大發展,大型製造企業對於SaaS的差異化需求又促使PaaS平台開發技術的出現,為給PaaS平台開發和SaaS雲應用提供計算、存儲和網絡等基礎設施支撐,IaaS通過IT的資源池化,為PaaS和SaaS提供高效的資源管理和調度。IaaS、PaaS和SaaS三層架構涵蓋了從雲資源、雲開發到雲應用的完整雲架構體系。但這只是看的見的“高樓大廈”,真正為這棟高樓大廈夯實地基的是“工業物聯網平台”,因為所有工業現場數據的獲取依賴工業物聯網平台或邊緣計算平台實現,這就是一個完整的工業互聯網體系,也是萊鳥集運轉型的核心使能平台。

現在看來,假如沒有邊緣計算平台負責連接海量工業設備,並從設備中採集並上傳數據到雲平台,工業互聯網將變得毫無價值。這就好比巧婦難為無米之炊,沒有數據的源源不斷注入,空有一生本領卻無處施展。這支撐了前面提出的結論,即邊緣計算是萊鳥集運時代發展的必然產物。

PART 2

邊緣計算,工業互聯網產業發展之根基

筆者第二個總結是:邊緣計算技術的發展直接決定工業互聯網產業的推進深度。邊緣計算技術的突破性發展將成為工業互聯網產業發展的核心動力。那麼,邊緣計算如此重要,到底應該從哪些方向入手突破?

最近,筆者與Stratus技術專家進行溝通,Stratus提出的邊緣計算產品發展理念,筆者覺得非常好,即簡單、安全和自主。這三個詞,Stratus是這樣解釋的:

簡單,就是可在各應用程序和現有基礎設施中輕鬆安裝、部署和管理,還可以擴展到新的業務領域。安全,即確保”永續”可用性,保護數據免遭網絡威脅或數據丟失風險,減少運營、財務和聲譽風險。自主,可靠、穩健、成熟的零接觸技術,可在任何環境下運行,無需人工監控、維護、維修或支持。

隨着工業互聯網應用的深入,以及越來越多的人、設備和系統接入,對海量的工業設備和系統數據的採集、匯聚、傳輸和計算分析,意味着企業需要部署大量的邊緣計算系統,這些平台必須具備計算、連接、存儲、管理和傳輸基本能力。面對數量眾多且平台技術越來越複雜的邊緣計算平台,依靠人力維護和管理顯然是不現實的,不僅成本高昂,而且可操作性不高,因為智能化工業場景是不允許邊緣計算系統有非計劃外的停機。面對這個問題,Stratus是這麼做的。

首先,為了簡化部署,提高實施效率,Stratus為其邊緣計算平台ztC Edge搭載自有操作系統Stratus Redundant Linux,包括一個支持Windows和Linux客户機操作系統的虛擬主機,以及OVF文件和含第三方模版的OVA鏡像。本地和遠程人員都可通過直觀的管理控制枱輕鬆設置、配置、導入及管理他們的虛擬機。Stratus技術人員告訴我,由於ztC Edge本身搭載了自主操作系統和包括一部分虛擬機鏡像文件,平均部署一台系統時間在半個小時以內。

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其次,由於企業部署的邊緣計算系統越來越多,且通常部署在比較分散的偏遠位置,依靠人力看管根本不現實。為防止人為蓄意破壞以及數據被竊取,Stratus為ztC Edge設置了多層防護。一是基於主機的防火牆、被限制的USB端口、基於角色的訪問控制與活動目錄集成、安全通信協議以及安全可信的啓動,這一切共同作用,將數據竊取安全風險降到最低。二是為其打造堅固耐用、緊湊、工業化的造型特點,即抗震又防塵,能適應各種苛刻的工業環境部署。

第三,就是ztC Edge有着超強的自治能力。在產品設計之初,Stratus就充分考慮到企業邊緣計算平台眾多,且部署比較分散偏遠等因素,為降低人力維護成本,Stratus對ztC Edge的市場定位就是零接觸邊緣計算平台。如ztC Edge具備自我監控和自我保護功能,能減少意外停機時間。在運行過程中更新操作環境(無需重啓系統),在ztC Edge內部採取的是冗餘節點部署模式,即使一個節點發生故障時,運行在上面的虛擬機會自動在另一個節點上重啓(高可用性模式)或恢復(容錯模式),可用性高達99.9999%。

PART 3

筆者按

有人説,在非洲的某些土地上撒下一把種子,不用人管,幾個月後就可以收穫糧食,人們通常稱這樣的地方為“黑土地”。在筆者看來,邊緣計算和工業互聯網之間就是“種子”和“黑土地”的關係。再好的黑土地(工業互聯網),如果沒有種子(邊緣計算),也無法開花結果。

即工業互聯網平台功能再完善,如果沒有邊緣計算提供底層設備連接、數據採集、傳輸和應用分析,並按照一定機制實現雲邊協同,工業互聯網將失去其作為萊鳥集運使能平台的核心價值。

審核編輯(劉婷)
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