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01背景

計(jì)算技術(shù)經(jīng)歷了大型機(jī)計(jì)算、PC計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算等階段之后，進(jìn)入了邊緣計(jì)算/霧計(jì)算。圖1示出了邊緣計(jì)算的5大關(guān)鍵利益。正是由于邊緣計(jì)算呈現(xiàn)了它在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的重要地位，所以這幾年來(lái)贏得了工業(yè)界的特殊關(guān)注。

圖1 邊緣計(jì)算的5大關(guān)鍵利益

02工業(yè)環(huán)境下的邊緣計(jì)算

工業(yè)環(huán)境下的邊緣計(jì)算通常以實(shí)時(shí)或者以接近實(shí)時(shí)的方式獲取正確的設(shè)備數(shù)據(jù)，以推動(dòng)更好的決策，必要時(shí)還可以進(jìn)行工業(yè)過(guò)程控制。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須先行構(gòu)建邊緣設(shè)備及嵌入其中的軟件、邊緣服務(wù)器以及云的基礎(chǔ)架構(gòu)，并連續(xù)全天候地運(yùn)行。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣可以擴(kuò)展到工業(yè)設(shè)備、機(jī)械制造、控制器和傳感器。當(dāng)下，邊緣計(jì)算和分析正在快速地向靠近機(jī)械裝置和數(shù)據(jù)源的地點(diǎn)部署。隨著工業(yè)系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成定勢(shì)，分析、決策和控制這些以往都是集中完成的功能，正在從物理上加速向邊緣設(shè)備、邊緣服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、云及其聯(lián)接系統(tǒng)分散。與此同時(shí)，自動(dòng)化資產(chǎn)設(shè)備正在提升其執(zhí)行邊緣計(jì)算的功能。

邊緣計(jì)算支持IT/OT融合，在架構(gòu)中的這兩個(gè)領(lǐng)域之間架起了橋梁。這特別明顯地表現(xiàn)在它不僅擔(dān)任原有服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的角色，同時(shí)也為上一層的網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)數(shù)據(jù)服務(wù)，而且正在成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中一個(gè)組成部分。

數(shù)據(jù)在接近產(chǎn)生數(shù)據(jù)的源頭進(jìn)行處理，意味著邊緣計(jì)算和分析可能不把所有的數(shù)據(jù)向云端發(fā)送，而是將一些數(shù)據(jù)就地處理，諸如數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)集成等。邊緣系統(tǒng)可自行決定哪些數(shù)據(jù)要發(fā)送，向什么地方發(fā)送和什么時(shí)候發(fā)送。讓邊緣具有智能有助于解決工業(yè)設(shè)施（如采油井、采礦點(diǎn)、化工廠等）通常會(huì)遇到的問(wèn)題，如低帶寬、低延遲、感知以任務(wù)為關(guān)鍵的的數(shù)據(jù)等，以保證知識(shí)產(chǎn)權(quán)不致被人竊取。

當(dāng)制造廠在實(shí)施將廠內(nèi)的機(jī)械設(shè)備和裝置，以及生產(chǎn)系統(tǒng)與數(shù)字化企業(yè)相聯(lián)接的解決方案時(shí)，流程工業(yè)和離散工業(yè)的最終用戶(hù)都樂(lè)于看到在邊緣執(zhí)行實(shí)時(shí)智能。在現(xiàn)今的互聯(lián)工廠中，邊緣計(jì)算將提供下一代的智能聯(lián)接設(shè)備和數(shù)字化企業(yè)的基礎(chǔ)。這些智能邊緣設(shè)備可將傳感器的數(shù)據(jù)和流信息加以集結(jié)和分析，以支持預(yù)測(cè)性的分析平臺(tái)。

利用邊緣計(jì)算和云計(jì)算的混合方法將為每個(gè)流程工業(yè)和離散工業(yè)的用戶(hù)提供可執(zhí)行的信息，用以支持實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)決策、資產(chǎn)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析過(guò)程報(bào)警、過(guò)程控制，以及深度學(xué)習(xí)等等。而邊緣計(jì)算和云計(jì)算的算力移往網(wǎng)關(guān)和IIoT的邊緣設(shè)備，這一趨勢(shì)日趨明顯。

許多終端用戶(hù)期望在邊緣實(shí)施數(shù)據(jù)分析，這并不出人意料。如果工業(yè)向智能互聯(lián)機(jī)械和生產(chǎn)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和遷移，第一步就是建立數(shù)字化的環(huán)境，在這數(shù)字化的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了信息安全的工廠在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用可以存取、采集、集結(jié)和分析數(shù)據(jù)的智能設(shè)備，并提供可執(zhí)行的信息，使運(yùn)行、維護(hù)以及工廠和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工程部門(mén)都能獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造和支持的能力和手段。

操作運(yùn)行、資產(chǎn)管理和可靠性等的迫切需要，推動(dòng)終端用戶(hù)去部署和利用邊緣計(jì)算。但是隨著機(jī)械裝置和設(shè)備以及生產(chǎn)系統(tǒng)的邊緣計(jì)算和設(shè)備持續(xù)不斷增加，首先要關(guān)注的一定是網(wǎng)絡(luò)和信息安全的問(wèn)題。當(dāng)邊緣設(shè)備可以聯(lián)接工廠的生態(tài)系統(tǒng)、產(chǎn)品和現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備裝置，甚至制造供應(yīng)鏈的時(shí)候，設(shè)備和聯(lián)接必須保證網(wǎng)絡(luò)和信息的安全和可靠。

具有信息賦能運(yùn)行操作的智能制造和邊緣計(jì)算，實(shí)際上為改善業(yè)務(wù)性能提供了無(wú)限的潛力。過(guò)去長(zhǎng)期在機(jī)械裝置內(nèi)和過(guò)程中未被利用的數(shù)據(jù)將被發(fā)掘利用，為快速地辨識(shí)生產(chǎn)低效率的問(wèn)題所在，針對(duì)制造條件來(lái)比較產(chǎn)品質(zhì)量，精確查明在安全、生產(chǎn)或環(huán)境等方面的潛在問(wèn)題，都會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。邊緣基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程管理將立即與操作人員以及不在現(xiàn)場(chǎng)的專(zhuān)家發(fā)生聯(lián)接，這樣故障的避免，及時(shí)處理可能導(dǎo)致停機(jī)事件的解決，或快速地進(jìn)行診斷或?qū)ふ夜收宵c(diǎn)，都會(huì)很快實(shí)現(xiàn)。

總之，邊緣計(jì)算和云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)將加速I(mǎi)T和OT的融合匯聚。于是，那些原來(lái)只關(guān)心自己責(zé)任范圍內(nèi)系統(tǒng)的IT和OT的專(zhuān)業(yè)人員，就可以相互學(xué)習(xí)對(duì)方的技術(shù)。IT的專(zhuān)業(yè)人員需要把他們的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和無(wú)處不在的運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)入制造應(yīng)用的技巧向OT人員傳授；OT人員需要把過(guò)去的自動(dòng)化孤島向現(xiàn)在的全廠互聯(lián)互通和以信息為中心的邊緣和云架構(gòu)升級(jí)遷移。于是，邊緣計(jì)算就成為將IT與OT融合交匯的關(guān)鍵點(diǎn)。

03工業(yè)邊緣的兩個(gè)視角

在考慮工業(yè)邊緣環(huán)境時(shí)，我們可以從運(yùn)行操作的視角和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的視角分別進(jìn)行思考。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IIoT把運(yùn)行操作的邊緣和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的邊緣聯(lián)接在 一起，凝聚成為一個(gè)整體。為了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的目標(biāo)將它們綁定在一起，形成整個(gè)IT/OT融合交匯的一個(gè)關(guān)鍵部分。圖2描繪了這一場(chǎng)景。在云端可以部署需求規(guī)劃、 PDM、供應(yīng)鏈、資產(chǎn)管理、ERP、MES等企業(yè)的應(yīng)用軟件和功能；其下安排網(wǎng)絡(luò)邊緣的基礎(chǔ)架構(gòu)，而操作運(yùn)行的邊緣資產(chǎn)包括傳感器、變送器、控制閥、工藝閥門(mén)、 控制系統(tǒng)等自動(dòng)化資產(chǎn)，以及固定資產(chǎn)、運(yùn)載工具、驅(qū)動(dòng)裝置等。 

圖2 工業(yè)邊緣的兩個(gè)視角

運(yùn)行操作的工業(yè)邊緣。運(yùn)行操作的工業(yè)邊緣是兩 個(gè)邊緣環(huán)境中最直接的，它是工業(yè)過(guò)程的邏輯運(yùn)行操作的始端和末端。不過(guò)不同的組織如企業(yè)、客戶(hù)、運(yùn) 行操作等，對(duì)邊緣的定義或許是有所不同的。一個(gè)采礦公司會(huì)把一個(gè)裝有某個(gè)設(shè)備的地點(diǎn)視為其制造過(guò)程的運(yùn)行操作邊緣；而石油天然氣工業(yè)則會(huì)把鉆井平臺(tái)或鉆井與其相關(guān)的設(shè)備如油泵或天然氣泵、管線和火炬設(shè)備視為邊緣。對(duì)于制造業(yè)，工廠的操作運(yùn)行邊緣由一些機(jī)械設(shè)備和裝置組成，例如上料機(jī)器人、金屬?zèng)_壓機(jī)等。對(duì)于發(fā)電工業(yè)，邊緣會(huì)是汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)或是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速齒輪箱；對(duì)于輸配電工業(yè)，邊緣則是變電站、變壓器或移動(dòng)供電站。從上述例子中可見(jiàn)，在一個(gè)大型的操作運(yùn)行過(guò)程內(nèi)，邊緣設(shè)備被用來(lái)執(zhí)行關(guān)鍵操作，但是這些操作是有限度的，有時(shí)是與其它設(shè)備相互隔離的。 

網(wǎng)絡(luò)工業(yè)邊緣。與上述經(jīng)過(guò)提煉的過(guò)程相反，網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)邊緣對(duì)于工業(yè)操作人員來(lái)說(shuō)不是那么明顯符合預(yù)期。許多含混不清源自操作人員通過(guò)存在已久、且經(jīng)過(guò)不斷深化的視角去看待技術(shù)，其中包括分散過(guò)程控制、可編程邏輯控制和其它自動(dòng)化應(yīng)用。這些模糊不清的看法通常導(dǎo)致對(duì)IIoT過(guò)程的誤解，以為其建設(shè)和價(jià)值與過(guò)去幾十年來(lái)自動(dòng)化成功的做法相似。 

從網(wǎng)絡(luò)的視角看，開(kāi)發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程是為了通過(guò)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)的分層管理和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)使信息得以傳輸、分析、提煉，上升為知識(shí)，為決策提供依據(jù)和選擇。在傳統(tǒng)的OT領(lǐng)域，系統(tǒng)是在操作運(yùn)行過(guò)程的范圍內(nèi)被加以隔離，形成為信息孤島，而IT則從超出這一視界來(lái)考慮，通常是從克服壁壘，如何實(shí)現(xiàn)更有效率的運(yùn)行操作的設(shè)想來(lái)考慮的。 

事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)邊緣的定義是由IT人員完成的，但并不止于此。IT人員描述利用云計(jì)算技術(shù)，建立開(kāi)發(fā)互聯(lián)網(wǎng)賦能的數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)，同時(shí)建立智能的設(shè)備。于是云變成了“集中的中心環(huán)境”，據(jù)此來(lái)識(shí)別和定義邊緣。這樣，網(wǎng)絡(luò)邊緣就成了向云端提供數(shù)據(jù)的設(shè)備和系統(tǒng) 了。不過(guò)，對(duì)于現(xiàn)今的工業(yè)希冀達(dá)到的目的，這樣的定義過(guò)于簡(jiǎn)單化了。 

與工業(yè)的操作運(yùn)行相似，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣發(fā)生在信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的邏輯始端和末端。它由具有數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)管理（例如信息安全、可視化、預(yù)處理和存貯）和計(jì)算能力的裝置和設(shè)備組成。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的邊緣可以包括一系列的技術(shù)，同時(shí)這一生態(tài)系統(tǒng)的分散性往往又附加了模糊點(diǎn)。它通常是傳統(tǒng)的IT裝置和設(shè)備以及有目的建造的工業(yè)系統(tǒng)和技術(shù)（諸如新加的傳感器和執(zhí)行器）的混合體。這許多技術(shù)作為各別的部件被導(dǎo)入工業(yè)環(huán)境或者被導(dǎo)入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它們的功能性也可被嵌入在一個(gè)操作運(yùn)行的基礎(chǔ)架構(gòu)中（如嵌入在透平中、機(jī)器人中或運(yùn)載工具中）。

04在工業(yè)邊緣構(gòu)建可靠的虛擬化和控制應(yīng)用

對(duì)于幾乎所有的應(yīng)用，在工業(yè)邊緣的虛擬化和控 制計(jì)算都是適用而有益的。大多數(shù)處于邊緣的系統(tǒng)、設(shè)備和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT的傳感器，正在向更智能、而且能夠提供大量數(shù)據(jù)的方向發(fā)展。在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)改善提高的 SCADA和HMI，其聯(lián)接性也為存取這些大量的數(shù)據(jù)做好了準(zhǔn)備。 

在生產(chǎn)層，在現(xiàn)場(chǎng)或操作人員需要查看大量數(shù)據(jù)的時(shí)候，部署了更多的HMI功能一定會(huì)使工廠、成套裝置和產(chǎn)線的操作運(yùn)行更有效率。這包括基本的流程或過(guò)程監(jiān)控和控制，在操作人員需要立即取得實(shí)時(shí)生產(chǎn)圖表和趨勢(shì)變化時(shí)，所提供的精確而齊全的數(shù)據(jù)，再配以可進(jìn)行調(diào)整和改變的手段，再加上從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中取得的大數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的更細(xì)化的分析，這無(wú)異是如虎添翼，提高了操作人員即時(shí)深入了解生產(chǎn)狀況的可視化和決策指導(dǎo)的能力。數(shù)據(jù)分析還可以揭示長(zhǎng)期的趨勢(shì)，使操作人員從中獲得為改善效率而采取行動(dòng)的信息。這一般不可能從直接觀察實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做到。除了改善操作運(yùn)行而外，在計(jì)劃或項(xiàng)目的生命周期的其他階段，也可從工業(yè)邊緣中獲得利益。在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)期間，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的邊緣計(jì)算架構(gòu)，為從一個(gè)項(xiàng)目到下一個(gè)項(xiàng)目的復(fù)用和提高設(shè)計(jì)效率，提供了良好的結(jié)構(gòu)化手段。邊緣計(jì)算的模塊化性質(zhì)意味著原始設(shè)備制造商O(píng)EM和系統(tǒng)集成商SI可以在內(nèi)部開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行編程和測(cè)試，并可以在新的和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)中利用這些結(jié)果?？焖俚腍MI的部署和HMI可移動(dòng)的性能，還使得在新系統(tǒng)和老系統(tǒng)的調(diào)試投運(yùn)更為方便。運(yùn)用可靠的瘦客戶(hù)端使不間斷的維護(hù)更為簡(jiǎn)便，如有必要可以快速進(jìn)行瘦客戶(hù)端的重新部署和替代。在調(diào)試投運(yùn)期間利用移動(dòng)可視化和在便攜式電腦或臺(tái)式電腦的計(jì)算客戶(hù)端，可為維護(hù)團(tuán)隊(duì)提供尋找故障問(wèn)題的選項(xiàng)。 

那么誰(shuí)掌握工業(yè)邊緣計(jì)算呢？這與誰(shuí)掌握工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算結(jié)構(gòu)和如何來(lái)定義工業(yè)邊緣和瘦客戶(hù)端滾動(dòng)顯示有關(guān)。傳統(tǒng)的工業(yè)計(jì)算解決方案在很大程度上建立在商用信息技術(shù)IT的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上。許多用于工業(yè)的計(jì)算技術(shù)都是逐漸從商業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的，例如PC機(jī)、服務(wù)器、以太網(wǎng)線和Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)、虛擬機(jī)、瘦客戶(hù)端和若干冗余方案。不過(guò)制造業(yè)和流程工業(yè)總是緊緊圍繞著操作運(yùn)行技術(shù)OT領(lǐng)域。而OT要求許多上述的IT基礎(chǔ)架構(gòu)的同時(shí)，還要加上特定使命和特定要求的硬件、軟件和通信方法，例如PLC、HMI、智能化儀表裝置，以及工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議等等。

IT和OT業(yè)務(wù)單元的融合并非終局游戲，工業(yè)邊緣的部署必須產(chǎn)生于這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)成功協(xié)調(diào)的結(jié)果。一般地講，IT人員并不曾受過(guò)工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備的培訓(xùn)。事實(shí)上，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通常必須與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)小心地用防火墻隔離。OT 依賴(lài)于虛擬機(jī)和瘦客戶(hù)端技術(shù)，但OT人員通常不會(huì)具有 管理以IT為中心的廣泛協(xié)調(diào)能力。

一個(gè)可供運(yùn)用的中間平臺(tái)把以IT為中心的硬軟件部署功能打包到以O(shè)T為中心的運(yùn)行平臺(tái)。這樣OT人員便 可以方便地操作和維護(hù)IT技術(shù)。

傳統(tǒng)的自動(dòng)化計(jì)算架構(gòu)包括分布式和集中式的部件。純OT設(shè)備如PLC和PAC安裝在工業(yè)邊緣可以與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、閥門(mén)和傳感器等直接互動(dòng)，采集信息，并執(zhí)行細(xì)化的控制。這些OT資產(chǎn)不斷改進(jìn)其性能，仍然起著重要的作用。與IT范圍橫向連接的工業(yè)自動(dòng)化SCADA和HMI采集上述OT設(shè)備的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)局部 的“核心”，并可通過(guò)與臺(tái)式PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在所有有需要 的地方作為得心應(yīng)手的工具。目前一個(gè)正在發(fā)展的趨勢(shì)是在工廠層外安裝控制和虛擬化的計(jì)算資產(chǎn)，或者甚至在傳送帶和機(jī)械裝置上安裝邊緣設(shè)備，這有可能使問(wèn)題復(fù)雜化了。 

一個(gè)更合適的解決方案是保持集中的冗余服務(wù)器硬件作為核心，但將它作為與自動(dòng)化有關(guān)的主虛擬機(jī)，而在所需要的地方將HMI應(yīng)用服務(wù)作為遠(yuǎn)程的瘦客戶(hù)端。冗余服務(wù)器可以采用傳統(tǒng)的IT樣式，也可以采用專(zhuān)為工業(yè)任務(wù)而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的經(jīng)過(guò)OT優(yōu)化的版本，即新推出的具有冗余成對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的邊緣計(jì)算平臺(tái)，如Stratus的ztC邊緣系統(tǒng)。 

瘦客戶(hù)端技術(shù)是可靠部署和管理分布式HMI和虛擬機(jī)的優(yōu)先方案，尤其是這種系統(tǒng)支持移動(dòng)設(shè)備的客戶(hù)端。這意味著任意工業(yè)自動(dòng)化的虛擬機(jī)或應(yīng)用程序都可以任意PC機(jī)、盤(pán)裝式終端或連到公司內(nèi)網(wǎng)的移動(dòng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)可視化和進(jìn)行操作。瘦客戶(hù)端的架構(gòu)使OT人員在邊緣取得更好地體驗(yàn)，同時(shí)使承擔(dān)工業(yè)自動(dòng)化核心的OT人員維護(hù)管理水平大幅提高。所得到的利益體現(xiàn)在：瘦客戶(hù)端可使用硬件資源要求不高因而相對(duì)便宜的設(shè)備，快速替代和重新配置的成本較低。 

單內(nèi)核技術(shù)非常適合于開(kāi)發(fā)運(yùn)用于邊緣的數(shù)據(jù)采 集、處理和分析設(shè)備，這是因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)單一服務(wù)部件（單元）輕量級(jí)的機(jī)制。它對(duì)硬件資源的要求較低，易于快速配置和替代。它具有APP服務(wù)的靈活性，像HMI這樣的遠(yuǎn)程設(shè)備就可以利用單內(nèi)核技術(shù)和有關(guān)的APP，快速構(gòu)成專(zhuān)用的有針對(duì)性的數(shù)據(jù)采集分析和顯示。它又易于開(kāi)發(fā)，在工廠內(nèi)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試活動(dòng)可以在 虛擬機(jī)環(huán)境中進(jìn)行，而不論主機(jī)在何地，因而對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)部署的硬件設(shè)備要求不高。

上述這些特點(diǎn)對(duì)于OEM廠商和系統(tǒng)集成商很有意義。運(yùn)用虛擬化和瘦客戶(hù)端可加速集成的進(jìn)度，特別是與多臺(tái)服務(wù)器和PC機(jī)方案的組態(tài)相比，將開(kāi)發(fā)組態(tài)的過(guò)程轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)系統(tǒng)的瘦客戶(hù)端，顯然方便而快速；運(yùn)用虛擬化和瘦客戶(hù)端大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)維護(hù)， 集中控制的虛擬機(jī)的維護(hù)遠(yuǎn)比分布式資產(chǎn)的維護(hù)來(lái)得容易，尤其是在軟件升級(jí)和為信息安全打補(bǔ)丁的時(shí)候更是如此；以單內(nèi)核為基礎(chǔ)形成瘦客戶(hù)端的架構(gòu)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性好，這得益于集中的標(biāo)準(zhǔn)化和良好的復(fù)用 性；另外，通過(guò)建立和部署以運(yùn)用虛擬化和瘦客戶(hù)端 為基礎(chǔ)的設(shè)備，可為實(shí)現(xiàn)一致性、可靠性以及再現(xiàn)性 的最佳實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。圖3是采用Stratus虛擬操 作系統(tǒng)的瘦客戶(hù)端架構(gòu)的方案，易于用任務(wù)專(zhuān)用的虛 擬化和移動(dòng)軟件來(lái)構(gòu)成。

圖3 用虛擬機(jī)和移動(dòng)軟件構(gòu)成瘦客戶(hù)端的架構(gòu)

綜上所述可以得出以下結(jié)論：采用瘦客戶(hù)端和虛擬 化的架構(gòu)有利于提高工業(yè)邊緣系統(tǒng)的易管理性、靈活性 和可靠性。

05邊緣可編程工業(yè)控制器

最近美國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種所謂的“邊緣 可編程工業(yè)控制器”（EPIC）。它所集成的硬件和軟 件執(zhí)行控制、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、操作員接口、邊緣數(shù)據(jù) 處理和一定的數(shù)據(jù)分析功能。其設(shè)計(jì)的初衷是為了滿足 在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中OT/IT融合所要求的扁平化結(jié)構(gòu)， 以及資產(chǎn)間的無(wú)縫通信，同時(shí)還要運(yùn)用開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議和編程語(yǔ)言。這一簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)-邊緣-云端的層次的方案，核心是提高工業(yè)邊緣計(jì)算功能的效率；或者稱(chēng)之為將IIoT的智能始于邊緣。圖4的上半部分是現(xiàn)有的IIoT的復(fù)雜架構(gòu)，由眾多的傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) PLC、OPC服務(wù)器、HMI/PC和防火墻傳送至云端；而下半部分是傳感器通過(guò)邊緣可編程工業(yè)控制器，直接送往云端。

圖4 IIoT結(jié)構(gòu)扁平化的解決方案

要求一個(gè)解決方案能實(shí)現(xiàn)OT和IT雙方相互被理解， 需要具備以下的功能：就地將OT領(lǐng)域的物理量轉(zhuǎn)換為能 被IT領(lǐng)域運(yùn)用的信息安全的通信協(xié)議和語(yǔ)言所能處理的 數(shù)據(jù)；處理和過(guò)濾海量數(shù)據(jù)，僅向云發(fā)送必要的、供進(jìn)一步分析用的數(shù)據(jù)；提供通信接口，提供閉環(huán)實(shí)時(shí)控制 要求的處理能力；將上述要求打包成一種能在嚴(yán)酷工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行的設(shè)備，能經(jīng)受振動(dòng)、潮濕、環(huán)境溫度 變化和各種頻率的的電磁干擾。 

滿足IIoT的可互操作性應(yīng)該在邊緣設(shè)備中具備如下的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如MQTT/Sparkplug、TCP/IP、 HTTP/S和互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)用語(yǔ)言RESTful 的API；具備互聯(lián)網(wǎng)的信息安全技術(shù)，如SSL/TLS加密和認(rèn)證。而云基系統(tǒng)必須調(diào)用RESTful API存取數(shù)據(jù)，或者使用publishsubscribe通信模型（如MQTT/Sparkplug）從遠(yuǎn)程邊緣設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，而無(wú)需像目前的工業(yè)應(yīng)用中那樣經(jīng)過(guò)較為復(fù)雜的層次和轉(zhuǎn)換。

EPIC雖然不是PLC或PAC，但它提供可編程控制 器的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言：功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本 （ST）、順序功能圖（SFC）和梯形圖（LD）。當(dāng)然也 可以通過(guò)EPIC的開(kāi)源OS，運(yùn)用高級(jí)語(yǔ)言（如C/C++、 Java、Python或其它）存取和編寫(xiě)運(yùn)用程序。

來(lái)源：邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟ECC