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與云計(jì)算的便捷連接為自動(dòng)化行業(yè)開(kāi)辟了許多新的可能性，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)或系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。盡管如此，一些工廠運(yùn)營(yíng)商仍然不愿利用這些選項(xiàng)。為了能夠盡可能高效，安全地使用現(xiàn)代自動(dòng)化概念，在處理軟件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時(shí)需要專門(mén)知識(shí)，而這些知識(shí)在許多地方還沒(méi)有深度應(yīng)用。

OPC UA被越來(lái)越多的公司用作標(biāo)準(zhǔn)接口，以確保通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接在不同數(shù)據(jù)源之間進(jìn)行可互操作的通訊，無(wú)論是針對(duì)生產(chǎn)設(shè)施中的設(shè)備，永久安裝的測(cè)試系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn)在，熟悉工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP的內(nèi)部服務(wù)技術(shù)人員應(yīng)確保與OPC UA的連接，以便系統(tǒng)可以從遠(yuǎn)程診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)中受益。

自動(dòng)化行業(yè)中的經(jīng)典方法是使用轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合OPC UA的格式。這解決了互聯(lián)網(wǎng)連接問(wèn)題，但是從工業(yè)4.0的意義上講，此解決方案不能回答數(shù)字化過(guò)程所需的其他問(wèn)題：我可以從系統(tǒng)中獲取哪些數(shù)據(jù)？我是否真的要將系統(tǒng)中每個(gè)傳感器、每個(gè)執(zhí)行器或每個(gè)單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)直接產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到云中？即使我在云中有一個(gè)處理數(shù)據(jù)的平臺(tái)，該平臺(tái)是否完全支持某些自動(dòng)化組件中的數(shù)據(jù)評(píng)估？我如何讓他們了解？我是否需要必要的帶寬來(lái)上傳和下載所有信息？如果沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)可用，我的系統(tǒng)會(huì)怎樣？

無(wú)論是在傳感器中，在人機(jī)界面上，還是在運(yùn)行過(guò)程中，在系統(tǒng)中創(chuàng)建無(wú)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和鏈接圖。如果工廠操作員希望將其機(jī)器連接到云，必須首先能夠訪問(wèn)所有這些數(shù)據(jù)。但這還不夠，一方面，這會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)還需要提供高帶寬。另一方面，具有來(lái)自各種來(lái)源的無(wú)數(shù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的云平臺(tái)，無(wú)法獨(dú)自執(zhí)行任何操作，因此，您首先應(yīng)該從大量數(shù)據(jù)中獲得或匯總有用的信息。

這就是邊緣計(jì)算發(fā)揮作用的地方，數(shù)據(jù)已經(jīng)可以在系統(tǒng)和通往云的路徑之間的接口處進(jìn)行本地收集和預(yù)處理。因此，系統(tǒng)操作員可以完全控制自己系統(tǒng)中生成的信息，并將其傳遞給他選擇的云平臺(tái)。運(yùn)營(yíng)商保留對(duì)其數(shù)據(jù)的主權(quán)，同時(shí)可以在云中評(píng)估和更有效地使用數(shù)據(jù)。因?yàn)轭A(yù)處理是在本地進(jìn)行的，所以即使在此期間沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，系統(tǒng)也可以繼續(xù)不受干擾地運(yùn)行。

繼續(xù)使用上面提到的帶有轉(zhuǎn)換器的示例：在這里可以運(yùn)行應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序負(fù)責(zé)匯總和初步評(píng)估收集的數(shù)據(jù)，而不僅僅是使用設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。服務(wù)技術(shù)人員可以繼續(xù)堅(jiān)持自己的專有主題，并且可以保持概覽和控制他以何種形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，無(wú)需支付額外費(fèi)用，現(xiàn)有硬件可以通過(guò)軟件進(jìn)行有益補(bǔ)充。

如果系統(tǒng)操作員或設(shè)備開(kāi)發(fā)人員想要實(shí)現(xiàn)所有這些功能，那么一個(gè)專門(mén)的軟件團(tuán)隊(duì)必不可少。例如，德國(guó)赫優(yōu)訊公司擁有一個(gè)由25人組成的IoT團(tuán)隊(duì)，他們?nèi)⑴c軟件開(kāi)發(fā)，根據(jù)我們自己的估計(jì)，這仍然是一個(gè)很小的團(tuán)隊(duì)。

為了能夠應(yīng)對(duì)整個(gè)功能深度，高效的工具鏈?zhǔn)潜夭豢缮俚模浞秶鷱脑O(shè)備邊緣的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理到與云的連接。赫優(yōu)訊決定在這種情況下與微軟公司合作。借助Azure云，該公司不僅運(yùn)營(yíng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的云服務(wù)，開(kāi)源開(kāi)發(fā)環(huán)境Azure IoT SDK允許工廠運(yùn)營(yíng)商和開(kāi)發(fā)人員將幾乎所有設(shè)備連接到云服務(wù)。 Azure IoT中心可在云本身中使用，利用它可以在不同地區(qū)管理數(shù)十億個(gè)設(shè)備。

此外，還有Azure IoT Edge，它位于系統(tǒng)和云之間的連接處。在此，可以專門(mén)解決設(shè)備的各個(gè)部分以及專門(mén)定制的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序在容器中安全且相互獨(dú)立地工作，可以在GitHub存儲(chǔ)庫(kù)中開(kāi)源許可下獲得此應(yīng)用的源代碼。在大型社區(qū)的參與下，內(nèi)部開(kāi)發(fā)人員很容易查看現(xiàn)有項(xiàng)目并使其適應(yīng)自己的需求。

此外，微軟于2019年底在預(yù)覽版中推出了一項(xiàng)新服務(wù)，旨在大幅簡(jiǎn)化新設(shè)備與云平臺(tái)的連接：Azure Plug&Play。在此服務(wù)中，設(shè)備制造商可以存儲(chǔ)其組件或設(shè)備的屬性描述。如果將這樣的“Azure即插即用”設(shè)備連接到合適的網(wǎng)關(guān)（例如赫優(yōu)訊生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)），則它可以根據(jù)存儲(chǔ)的屬性描述自動(dòng)從云中獲取所有必要的信息，類似于Windows的驅(qū)動(dòng)程序安裝。用戶可以快速連接新設(shè)備或組件，對(duì)其進(jìn)行配置并將其拖放到Edge平臺(tái)上，而無(wú)需其他軟件知識(shí)。

但是，并不是每個(gè)系統(tǒng)操作人員目前都能夠或愿意在自己的軟件部門(mén)投入大量金錢(qián)和精力。特別是在自動(dòng)化行業(yè)，許多組件制造商已經(jīng)意識(shí)到了這一需求，并提供了自己的邊緣和云平臺(tái)。這些承諾使操作員可以快速地處理設(shè)備識(shí)別和連接等問(wèn)題，運(yùn)行用于數(shù)據(jù)聚合、設(shè)備維護(hù)等的相關(guān)應(yīng)用程序，無(wú)需深入的軟件專業(yè)知識(shí)，只要連接的設(shè)備和組件也是受支持的生態(tài)系統(tǒng)的一部分。不利的是，現(xiàn)實(shí)同時(shí)導(dǎo)致了必要的軟件服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）存在大量不同組合，其中部分僅支持某些制造商的設(shè)備。

所以，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商希望為其設(shè)備配置找到最合適的邊緣平臺(tái)，并為其提供合適的云連接，如果他們不追求全源的方法，那么他們將面臨巨大的困難。如果所選的MES平臺(tái)軟件組合不支持傳感器或執(zhí)行器的運(yùn)行，自行改裝會(huì)使情況更加復(fù)雜，特別是如果它是專有的封閉產(chǎn)品。

為了解決這個(gè)令人困惑的市場(chǎng)形勢(shì)，在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)2019上已經(jīng)成立了開(kāi)放工業(yè)4.0聯(lián)盟，截至2020年1月，已有49家公司加入該聯(lián)盟。現(xiàn)場(chǎng)總線組織已經(jīng)成功建立了業(yè)界統(tǒng)一的通訊標(biāo)準(zhǔn)，成為這種跨制造商聯(lián)盟的典范。該聯(lián)盟的目的是創(chuàng)建一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng)，在該生態(tài)系統(tǒng)中，可以將來(lái)自盡可能多的不同制造商的設(shè)備進(jìn)行交互操作。這樣，這些組件的供應(yīng)商更容易協(xié)調(diào)其產(chǎn)品在各個(gè)制造商之間的協(xié)作和交流。另一方面，設(shè)備制造商發(fā)現(xiàn)更容易為系統(tǒng)配備基于統(tǒng)一生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用程序，無(wú)需其他軟件知識(shí)。這些技術(shù)充分利用了邊緣和云功能的優(yōu)勢(shì)，很大程度上獨(dú)立于各個(gè)制造商的規(guī)范。

以這種方式工作的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)必須滿足某些要求。無(wú)論制造商如何，它必須是能夠使用唯一ID自動(dòng)識(shí)別連接的設(shè)備，這些設(shè)備的制造商必須提供合適的資產(chǎn)管理，以便可以自動(dòng)配置和使用所有組件。這樣，系統(tǒng)操作員就不必花費(fèi)太大的編程精力。這些設(shè)備運(yùn)行的應(yīng)用程序安全地封裝在容器中，以免危及正在進(jìn)行的操作，同時(shí)匯總和預(yù)處理來(lái)自操作的數(shù)據(jù)。所有制造商使用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)總線必須確保這些應(yīng)用程序可以彼此安全通訊，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口和服務(wù)可確保邊緣與云之間、以及云與云之間的安全易用的通訊。

Edge不僅是本地?cái)?shù)據(jù)生成和與云平臺(tái)的連接之間的網(wǎng)關(guān)，它本身也是一個(gè)計(jì)算平臺(tái)，來(lái)自不同制造商的設(shè)備數(shù)據(jù)可以在此平臺(tái)上相互組合。例如，傳感器制造商肯定比其他制造商更熟悉自己的組件，如果他能夠在邊緣級(jí)別上為各個(gè)組件之間的通訊或有意義的數(shù)據(jù)交換提供可能性，那么他將為客戶提供更多的附加值，并在市場(chǎng)上超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在這一點(diǎn)上，智能優(yōu)勢(shì)非常重要：它以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式用于解決單個(gè)問(wèn)題。

由寶馬集團(tuán)和微軟運(yùn)營(yíng)的開(kāi)放制造平臺(tái)計(jì)劃（OMP，于2019年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)開(kāi)始）也有類似的目標(biāo)。微軟Azure工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云的解決方案旨在建立一個(gè)開(kāi)放技術(shù)平臺(tái)，該平臺(tái)從跨行業(yè)的開(kāi)發(fā)人員社區(qū)中受益。該平臺(tái)旨在推動(dòng)智能工廠解決方案的開(kāi)發(fā)，可以由汽車(chē)和制造業(yè)的OMP社區(qū)共同使用。同樣，工業(yè)數(shù)據(jù)模型在平臺(tái)中標(biāo)準(zhǔn)化，以加速信息分析。