工廠車間挑戰

大多數工廠車間仍然大量手工操作。地板上的設備從模擬儀表到具有強大計算、存儲和連接能力的智能控制系統， 不一而足。主要挑戰在于如何有效地自動化和集成這些系統，以自動化人類工人所做的工作，分析和識別改進機會，并提高車間的操作安全性。

Rob High認為，智能傳感器、5G、人工智能和邊緣計算的結合提供了解決方案。“工廠車間需要創新來解鎖生產質量，提高安全性并實現預測性維護。IT 和 OT 已從競爭性轉變為協作式。從設備方面來看，計算在傳感器中變得越來越可用，從而可以在地板上進行分析。例如，在本地使用視覺傳感器來檢測安全和質量問題，可以在傳感器上完成。

為什么選擇5G？

連接性對于工廠車間自動化至關重要。將所有這些連接在一起的部署和維護成本高得令人望而卻步。Wifi歷來干擾各種生產設備，導致中斷，降低質量，甚至導致中斷。5G具有高帶寬和高容量的良好組合，由于組件的密度和正在生成/分析的數據量，這是工廠自動化的重要驅動因素。

次要驅動因素是5G低延遲，適用于實時應用，其中光處理在邊緣進行，需要端到端的實時交互。

5G 推動重要中間件的部署

5G還使工作負載遷移技術在工廠車間邊緣環境中成為可能。

“Linux，Docker ［容器化］，甚至Kubernetes都是為靈活的邊緣計算應用程序提供支持的軟件技術，”High說。“如果您在裝配機、智能機器人或輸送機系統上安裝的智能攝像頭中有足夠的計算能力，這些技術就可以在云、邊緣和設備之間移動工作負載，從而提供靈活性和成本優化。

工廠車間參考架構

Rob提到，工廠車間邊緣計算有一個通用的架構，涉及將各種“級別”的設備從機器連接到云。

級別 0 是沒有計算且僅收集數據（位置或振動傳感器）的設備。

1級是執行制造過程的傳統OT地板組件。這些設備從 8 位傳統組件到功能豐富的 64 位設備（具有大內存、存儲和連接功能）不等。他們通常使用SCADA和其他工業專用中間件運行傳統的嵌入式軟件。

級別 2 是協調組件之間通信的通信網關。

級別 3 是用于容納控制邏輯、管理和執行應用程序所需高階計算的服務器。

這些部署在工廠車間的不同級別的組件被網格化以形成部署體系結構。

在部署架構之上是軟件架構。

Linux往往是主要的操作系統，因為所需的軟件/中間件組件具有廣泛的可用性。

Docker 使用操作系統級虛擬化來交付稱為容器的軟件包。這些自給自足的容器是可移植的，可以在云或本地組件上運行。

Kubernetes （K8s） 是一個開源的自動化部署、擴展和管理系統，適用于容器化應用程序。Kubernetes使構成應用程序的容器能夠分組到邏輯單元中，并與其他容器化應用程序同時運行，從而管理對共享資源的競爭需求，以確保運營效率和彈性擴展。

這提供了一個具有通用組件的強大體系結構，其中可以定義特定于應用程序的邏輯體系結構，并能夠以靈活的方式在已部署的組件之間分配工作負載。

遺產不被遺忘

這不僅僅是一項綠地努力。Rob 看到 0/1 級遺留系統的強大融合正在遷移到這個新的邊緣架構中。然而，這種轉變正在以不同的速度發生。由于消費者物聯網計劃，0級組件已經發生了巨大變化。3 級組件通常是現有的 IT 系統，這些系統已經發展為共享 OT 工作負載。

移動機器人的進步可以使模擬集成更容易。這些機器人可用于識別/解釋模擬儀表，并使用人類操作員專家的AI進行編程，以做出決策并提供數據。它們也是對人們不友好甚至敵對的工作場所的理想選擇。

工廠設備制造商至關重要

工廠設備供應商對工廠車間的進步至關重要。人工智能（AI）和機器學習自然演變成這些工廠組件。IT公司同樣正在整合大量的OT功能。

這種合作的一個很好的例子是IBM和三星之間最近的一項公告［三星和IBM繼續建立在長期戰略合作伙伴關系的基礎上，為使用三星和IBM技術的開發人員帶來挑戰］。他們宣布了一個原型，目標是在Android上啟用Docker運行時，并由IBM邊緣應用程序管理器（IEAM）管理。這種集成意味著三星制造的所有設備都可以針對工業環境進行設計和認證，并具有完整的Docker工作負載互操作性。Android 設備帶來了無數的重力、運動、視覺和音頻傳感器，具有 5G 連接標準和工作負載處理能力 - 所有這些都以消費者價格提供。

關鍵要點

我向 Rob 詢問了貢獻者需要了解工廠車間的 5G 和邊緣計算的關鍵要點。

“首先，管理邊緣部署至關重要。您必須在正確的時間、正確的位置運行正確的工作負載。這是我們使用IEAM更容易解決的問題。

要解決這個問題，需要將 5G 與邊緣計算理解、行業知識和 IT/OT 功能理解獨特地結合起來。

Rob還提到安全是一個關鍵點。

“其次，將這些工作負載安全地放在需要的地方。我們需要 DevOps 流程包括創建安全軟件，使容器可掃描病毒，并簽名以進行身份驗證和篡改檢測。一般來說，我們需要啟用生命周期本身以實現安全性和可擴展性。”

Rob說，網絡運營商經常問他5G的殺手級應用是什么。他告訴他們，他確信這是商業領域和應用，比如推進工廠車間。消費類應用壓低了傳感器的價格。但商業實體知道，使用5G作為網絡結構將邊緣計算應用于AI是一項關鍵投資，以保持競爭力并實現差異化。

審核編輯：郭婷