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在工業(yè)邊緣智能中，需要澄清工業(yè)智能與商業(yè)智能的差異、實現(xiàn)工業(yè)邊緣智能的方法路徑，這樣才能有效地推進(jìn)邊緣智能的發(fā)展。本文即從工業(yè)AI與商業(yè)AI 差異、工業(yè)邊緣智能的角色與意義、實現(xiàn)方法與架構(gòu)， 結(jié)合案例做簡要的分析，以與產(chǎn)業(yè)專家共同探討。

隨著ICT技術(shù)的不斷發(fā)展，云計算向各行業(yè)逐漸滲透，傳統(tǒng)的工控領(lǐng)域也受互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的影響，行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)解決方案正逐漸發(fā)生巨大的變化，但是在OT與IT的融合過程中，由于關(guān)注點(diǎn)、技術(shù)棧、應(yīng)用場景、行業(yè)背景等諸多因素的阻礙，愈來愈流行的云計算技術(shù)在生產(chǎn)側(cè)落地的過程中遇到了諸多的挑戰(zhàn)。本文定位于傳統(tǒng)工控行業(yè)，利用云技術(shù)為邊緣平臺設(shè)計基礎(chǔ)的運(yùn)行環(huán)境，該環(huán)境既能為傳統(tǒng)的工業(yè)服務(wù)（采集、實時、歷史等）提供支撐，也能融合當(dāng)今先進(jìn)的智能技術(shù)（機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、協(xié)同仿真等），具有兼容性、異構(gòu)性、實時性、開發(fā)性、擴(kuò)展性、可靠性、智能性、安全性等特點(diǎn)。

隨著航空制造業(yè)生產(chǎn)需求的升級，針對生產(chǎn)車間存在多設(shè)備、多種現(xiàn)場總線協(xié)議共存情況，航空制造業(yè)迫切需要將這些孤島設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、分析、管理，以邊緣設(shè)備為核心的邊緣網(wǎng)關(guān)應(yīng)運(yùn)而生。邊緣網(wǎng)關(guān)具有物聯(lián)網(wǎng)通信和邊緣計算兩大主要功能，本文實現(xiàn)了其中PROFINET現(xiàn)場總線通信功能，簡述了以i.MX8M Mini為處理器的邊緣設(shè)備的搭建，介紹了CODESYS平臺在Linux系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計，以及PROFINET總線協(xié)議的配置。以邊緣設(shè)備為主站，選取西門子V90伺服驅(qū)動器為從站，驗證PROFINET總線通信功能。

MEC和TSN借助5G網(wǎng)絡(luò)能夠發(fā)揮重要作用，尤其是在5G智能工廠的建設(shè)中。5G可以作為智能工廠的創(chuàng)新解決方案，在部署方式上，工廠內(nèi)網(wǎng)結(jié)合TSN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，通過下沉移動網(wǎng)關(guān)、搭建MEC平臺連通工廠內(nèi)外網(wǎng)。 5G智能工廠以數(shù)據(jù)為核心實現(xiàn)工廠網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)設(shè)備的互聯(lián)互通，為有效利用工業(yè)數(shù)據(jù)、避免信息孤島、工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供助力。

近年來，深度學(xué)習(xí)促進(jìn)了人工智能的快速發(fā)展，并逐漸滲透到各行各業(yè)。然而人工智能訓(xùn)練和推理所需的大量數(shù)據(jù)傳輸、算力資源調(diào)用會影響到系統(tǒng)的實時性能，從而導(dǎo)致該技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中存在困難。眾所周知，實時性是工業(yè)自動化的一項指標(biāo)，特別是在運(yùn)動控制和自動駕駛方面更為重要。如果因人工智能而使得工業(yè)系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、指令響應(yīng)緩慢，那么工廠生產(chǎn)終將難以實現(xiàn)智能化突破，阻礙了人工智能在工業(yè)自動化中的普及?；诖?，本文提出一種三實時架構(gòu)，它涉及實時網(wǎng)絡(luò)、實時操作系統(tǒng)和實時調(diào)度，希望通過提出該架構(gòu)引起業(yè)界廣泛的研究熱潮。

中國聯(lián)通基于開放的MEC邊緣云生態(tài)，積極和OTT廠商合作，實現(xiàn)與不同公有云、行業(yè)云、私有云生態(tài)的無縫對接。通過與邊緣設(shè)備廠商的適配和一體化邊緣交付模式，實現(xiàn)設(shè)備廠商能力在聯(lián)通MEC邊緣云上的算力上移。基于開放的應(yīng)用生態(tài)，實現(xiàn)千行百業(yè)垂直應(yīng)用的引入，通過平臺能力向應(yīng)用和創(chuàng)新產(chǎn)品滲透，真正實現(xiàn)了可商用、可落地、可運(yùn)營的MEC平臺。

當(dāng)前關(guān)于如何激勵更多邊緣節(jié)點(diǎn)參與邊緣計算環(huán)境仍然缺乏研究，為此本文首先基于斯塔克爾伯格博弈理論提出了在云—邊環(huán)境中單個云服務(wù)下行任務(wù)的激勵機(jī)制設(shè)計，考慮了云節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)間的博弈以及邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的博弈，該激勵機(jī)制能夠適應(yīng)邊緣計算環(huán)境的動態(tài)性。同時提出了“云-邊-端”三層 架構(gòu)環(huán)境中多個云服務(wù)下行任務(wù)的激勵機(jī)制；最后，本文提出了一種邊緣節(jié)點(diǎn)相互合作以實現(xiàn)資源分配均衡的合作激勵機(jī)制，該合作激勵機(jī)制能夠有效激勵邊緣節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)資源以及均衡任務(wù)間的資源分配。此外，本文給出了關(guān)于該問題可進(jìn)一步開展的重點(diǎn)研究工作。

實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值離不開邊緣計算的支撐，而工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備種類繁多， 領(lǐng)域特性又大相徑庭，目前工業(yè)邊緣計算應(yīng)用雖然已有一定數(shù)量，但通用性較差。工業(yè)邊緣計算是OT與IT融合的典型應(yīng)用場景，工業(yè)邊緣APP需要同時支撐邏輯運(yùn)動控制、監(jiān)控人機(jī)界面等OT應(yīng)用與視覺檢測、數(shù)據(jù)采集分析、預(yù)測性維護(hù)、生產(chǎn)管理等IT應(yīng)用。通過IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)與微服務(wù)、容器化技術(shù)融合，工業(yè)邊緣應(yīng)用可以實現(xiàn)多種編程語言混合設(shè)計，通過軟硬件解耦靈活部署到任意邊緣節(jié)點(diǎn)， 從而實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從數(shù)據(jù)到模型再到控制的完整閉環(huán)，真正為制造業(yè)賦能。

當(dāng)前全球數(shù)字化浪潮蓬勃興起，邊緣計算通過就近提供計算、網(wǎng)絡(luò)、智能等關(guān)鍵能力，加速賦能經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級，已逐步成為計算體系的新方向、信息領(lǐng)域的新業(yè)態(tài)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新平臺，整體上處于高速發(fā)展階段，正從概念普及加速走向務(wù)實部署，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。Gartner、IEEE等權(quán)威機(jī)構(gòu)將邊緣計算作為2020年十大技術(shù)方向，中國科學(xué)院和中國工程院在 《2020研究前沿》、《全球工程前沿2020》中，將邊緣計算列入信息領(lǐng)域十大技術(shù)前沿。據(jù)Research and Market預(yù)測，邊緣計算市場規(guī)模2018~2022年復(fù)合增長率超30%；據(jù)CB Insights預(yù)測，2023年全球邊緣計 算市場有望達(dá)到340億美元[1]。本文從學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界兩個維度深入剖析邊緣計算概念內(nèi)涵、學(xué)術(shù)方向、產(chǎn)業(yè) 路徑，綜述邊緣計算在核心環(huán)節(jié)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和問題，研判邊緣計算未來發(fā)展態(tài)勢與方向。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵依托和重要途徑。邊緣計算是支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先說明了邊緣計算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重要意義，然后分別從邊緣計算的發(fā)展歷程、邊緣端智能化方法和邊緣計算平臺三方面介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算近年來的研究現(xiàn)狀，最后指明了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算在今后發(fā)展中尚待解決的關(guān)鍵問題。