當飛機不再是飛機,而是一個飛行的數據中心,通過從飛機上遍布的傳感器中收集的數據進行飛行及燃油分析、導航服務、飛機檢修、航空公司運營管理,以及規劃和恢復等服務;當電梯具備了智能,電梯的運行狀況可以得到遠程實時監測,“梯聯網”不僅可以實現可預測性維護,還能帶來更多價值……如今,這樣的例子不勝枚舉,而且并不是存在于幻想當中,而是已經存在的事實。
數字化轉型,為什么這個話題如此火熱而且迫切?因為它已經實實在在發生,不僅大幅提升了行業自動化水平,而且滿足了用戶個性化的產品與服務需求,更重要的是,推動著從產品向服務運營全生命周期的轉型,并由此而觸發了產品服務和商業模式創新,對價值鏈、供應鏈和生態系統的發展帶來了長遠而深刻的影響。
數字化轉型的左膀右臂
2017年,最重要的趨勢就是數字化轉型,應該不會有人懷疑這一論斷。如果從狹義的角度理解數字化轉型,云計算、大數據等那些ICT(Information and Communication Technology)圈兒里的事人們已經耳熟能詳。在數據中心端,也就是云端,相關的創新技術和解決方案層出不窮。如果從廣義的角度看待全球數字化革命引領的新一輪產業變革,那么最顯著的變化則是將“物”納入智能互聯,實現OT(Operation Technology)與ICT的深度協作與融合。
簡單概括,數字化轉型要處理好幾對兒關系:第一,云與端的關系,也就是云計算與邊緣計算的關系;第二,OT與ICT的融合;第三,技術創新與行業應用之間的匹配;第四,妥善處理好人與物,以及物與物之間的關系;第五,既能保證廣泛的連接性,同時又能保證連接以及端點的安全性。
如果想順利完成數字化轉型這件事,那么就必須正視這一問題——“物”的智能互聯將無所不在。從航空業的預測性維護到公共事業領域的電梯智能運營,從能源行業的智能抄表到物流行業的全流程跟蹤,這些行業的數字化應用案例讓我們深刻體會到,物聯網必然引發制造、能源、公共事業、交通、健康、農業等領域的深刻變革。這也是“中國制造2025”、北美的“工業互聯網”和歐洲的“工業4.0”等誕生的基礎。
就像是一個人的左膀和右臂,云計算與邊緣計算之間是互相協同,共同使能行業數字化轉型的。云計算聚焦非實時、長周期數據的大數據分析,能夠在周期性維護、業務決策支撐等領域發揮其特長;邊緣計算則聚焦實時、短周期數據的分析,能更好地支撐本地業務的實時智能化處理與執行。從另一個角度分析,邊緣計算既靠近執行單元,更是云端所需高價值數據的采集單元,可以更好地支撐云端應用的大數據分析;云計算通過大數據分析優化輸出的業務規則,也可以下發到邊緣側,邊緣計算基于新的業務規則進行業務執行的優化處理。可以這樣說,在行業數字化轉型的過程中,云計算與邊緣計算缺一不可。
再舉一個邊緣計算與云計算相互依存的例子。當物聯網普及后,家中的電器、家具等都可以通過網絡連接到云平臺上,這些產品之所以能夠自動地完成許多功能,主要得益于云平臺的控制。如果一旦出現網絡中斷,那么家里的這些物品還能實現原有的自動化功能嗎?這就要求家里的這些物品的某些功能要通過云平臺進行控制,而還有些功能則要由本地設備自主完成,這時本地設備就要依靠邊緣計算。
只有想不到,沒有做不到,物聯網的藍圖已經展現在人們面前。但是,實事求是的說,更多的物聯網解決方案目前還處在概念驗證(POC)階段,云計算進展之迅速有目共睹,而邊緣計算還需要再加一把勁兒。
IDC的數據統計,到2020年,全球將有超過500億的終端與設備聯網。未來,超過50%的數據需要在網絡邊緣側進行分析、處理與儲存。邊緣計算的大市場正在向我們招手。
網絡邊緣側的智能互聯
既然已經明確了,行業數字化轉型的解決之道是邊緣計算,那么,邊緣計算到底指的是什么呢?
邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智能服務,滿足行業數字化在業務實時、業務智能、數據聚合與互操作、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。
簡單說,邊緣計算就是在網絡邊緣側實現智能互聯。邊緣計算要攻克哪些難題呢?
現在,很多人都擁有多個聯網設備,包括智能手機、平板電腦,以及各種可穿戴設備等。隨著聯接設備數量的持續增加,網絡的連接、運維管理、擴展和可靠性保障面臨巨大的挑戰。邊緣計算要解決的主要問題就是海量的聯接,以及異構環境的管理。除了人們熟悉的數據中心以外,工業現場長期以來存在大量異構的總線聯接,多種制式的工業以太網并存,因此確保兼容性和實時可靠也是是邊緣計算要完成的重要任務。
云計算、物聯網要保證用戶隨時隨地訪問,因此業務的實時性和連續性非常重要。尤其是工業場景中,系統的檢測、控制、執行對實時性的要求更高,一些場景甚至要求延遲必須控制在10ms以內。邊緣計算要以滿足業務的實時性要求為己任。
我們正在構建一個智慧的社會。業務流程的優化、運維的自動化,以及業務創新驅動著業務不斷走向智能。智能意味著更高的效率、更低的成本、更高的自動化程度。邊緣計算的一個核心目的就是在網絡邊緣側實現更高的智能,其典型應用之一預測性維護就是智能化的體現,它代表著服務模式和商業模式轉變的方向。
邊緣計算要實現業務數據的聚合和互操作,這是實現業務智能的基礎。在異構的環境中,實現跨廠商、跨應用的數據集成和互操作頗具挑戰性。
安全問題無處不在,它橫跨云計算和邊緣計算。從數據中心到各種終端設備,必須實現端到端的安全保護。網絡邊緣側的安全問題主要包含設備安全、網絡安全、數據安全與應用安全。另外,關鍵數據的安全性、一致性以及隱私數據的保護也非常重要。
邊緣計算并不能一蹴而就,其本身也要經歷一個發展的過程,必須從頂層設計開始,在聯接、智能、自治等方面不斷完善。
邊緣計算讓萬物更智慧
隨著行業數字化轉型進程不斷向縱深發展,在技術與商業的雙重驅動下,邊緣計算的重要性日益凸顯。引領邊緣計算產業的健康、可持續發展,使之快速、平穩落地成了擺在廠商和用戶面前的一大挑戰。
邊緣計算并不是紙上談兵,它的應用場景極其豐富,產業價值十分突出。一方面,它可以有效支撐行業用戶的商業模式創新,實現從產品向服務的價值延伸;另一方面,它還可以支撐產品和服務的定制化與智能化。當前,預測性維護、能效管理、智能制造是比較典型的邊緣計算應用場景,其帶來的改變和收益十分顯著。
最近,電梯傷人事件頻發,其中有人為的原因,但是電梯本身的故障也是主要問題。目前,全球有超過1500萬部電梯在網運行,電梯的維保和售后服務已成為電梯行業的“新藍海”。電梯行業實現數字化轉型和商業模式創新,主要途徑就是借助邊緣計算,實現預測性維護,從而提升運維效率,降低運維成本。
具體來說,基于電梯內大量的傳感器,可以對電梯運行狀態實時感知。通過本地的邊緣計算并融合網關,可以提供數據分析和洞察,第一時間發現設備潛在故障。據統計,采用這種預測性維護可以減少維護費用7%~60%,過程停機減少,70%設備壽命延長1~10倍。
數據分析公司LuxResearch的報告顯示,2020年,全球工業物聯網產值將達到1510億美元,而梯聯網正是其中一個典型使用場景。這種預測性維護不僅適用于電梯行業,特種車、數控機床、二次供水設備、能源行業都可從中獲益。
公共基礎設施的能效管理也是邊緣計算可以大展拳腳的一個領域。以路燈為例,全球80%的路燈廠商都準備向智能路燈轉型,以便更好地實現節能減排智能路燈解決方案可降低80%的維護成本;多級可靠保證,即使云端控制出現異常,也可保證正常工作和管理,實現可預測性維護。通過引入邊緣計算,可以有效降低建筑能耗,據澳大利亞墨爾本項目客戶提供的數據,樓宇能效解決方案部署后有效降低了能耗約60%;實現能源信息采集自動化,節省人工采集費用和維護成本。
邊緣計算還能夠加速智能制造的實現。“中國制造2025”的目標是到2025年,中國將在制造業重點領域全面實現智能化,試點示范項目運營成本降低50%,產品生產周期縮短50%,不良品率降低50%。實現制造智能化,首先要加強制造業ICT系統和OT系統之間的靈活交互。
德國在“工業4.0”方面起到了示范作用。比如,憑借部署了IoT平臺的公有云,德國電信幫助德國荷馬機械制造有限公司(Holmer)實現了農用機械預測性維護。
如今,邊緣計算已經在公共基礎設施、智慧能源、智能制造、車聯網甚至智慧家庭等領域有了成功應用,這為邊緣計算繼續走向深入打下了堅實的基礎。
邊緣計算是一個大生態
云計算時代,沒有一個廠商能夠依靠單打獨斗取得成功,而是必須建立一個生態系統,聯合上下游的合作伙伴,才能更好地推動整個產業的快速、良性發展。邊緣計算也不例外。邊緣計算目前正處于興起階段,人們對邊緣計算的認識還有模糊的地方,配套的產品和解決方案還不完善,邊緣計算架構的頂層設計與運作模式還需要進一步明確,邊緣計算的整個產業鏈條還在形成之中。在這個時候,就更需要建立一個邊緣計算的生態圈,打通“政產學研用”各方產業資源,這樣才能更有效地推動邊緣計算在各行業的應用落地,促進數字化創新。
推動邊緣計算的發展和落地,首先要明確需求在哪里。這就需要研究機構和廠商積極開展邊緣計算應用的需求分析,梳理出行業的關鍵需求,從而找到邊緣計算應用的突破口。
其次,根據用戶的需求,確定邊緣計算的技術參考架構,相關軟硬件廠商明確自己的定位與分工,提供整體解決方案。
再次,相關廠商和試點用戶應該加快邊緣計算技術框架、產品和解決方案的測試、驗證工作,爭取盡快將邊緣計算產品商業化。
然后,在行業內進行示范推廣工作,樹立邊緣計算的成功樣板,不斷總結經驗,提升邊緣計算的價值和關注度,為邊緣計算開辟更廣闊的應用空間。
最后,產業各方應通力協作,針對邊緣計算進行更加全面、細致的研發,制定統一的標準或規范,并且增強國內外的交流,實現開放與合作,更快實現邊緣計算的產業化,為社會、企業創造更多價值。
邊緣計算作為一項新興產業,其應用前景十分廣闊,產業同時橫跨OT、IT、CT多個領域,且涉及網絡聯接、數據聚合、芯片、傳感、行業應用等多個產業鏈角色。邊緣計算是行業數字化轉型的重要抓手,它與云計算的協同互動,將改變各行業信息化的未來。