邊緣計(jì)算的下一步發(fā)展是什么？

在一系列行業(yè)中,特別是在工業(yè)自動(dòng)化的縱向領(lǐng)域,人們普遍認(rèn)為,將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)資源與基于云的軟件生命周期管理模型相結(jié)合,將變得越來(lái)越普遍。將虛擬計(jì)算機(jī)資源放置在創(chuàng)建多個(gè)數(shù)據(jù)流的地方是很好的。這是解決純粹云計(jì)算方法無(wú)法解決的系統(tǒng)延遲、隱私、成本和彈性挑戰(zhàn)的途徑。2010年左右,思科系統(tǒng)公司在"霧計(jì)算"的標(biāo)簽下啟動(dòng)了這種范式轉(zhuǎn)變,并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在所謂的"邊緣計(jì)算"。

關(guān)鍵工業(yè)系統(tǒng)的需求

盡管如此,這種轉(zhuǎn)換在計(jì)算和數(shù)據(jù)分析中的全部潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。任務(wù)的關(guān)鍵要求比云本地模式所能提供的要嚴(yán)格得多。這尤其是因?yàn)樘嘏蓤F(tuán)關(guān)鍵應(yīng)用程序有四項(xiàng)具體要求

· 異質(zhì)硬件-典型的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)置有不同的架構(gòu),X86,ARM,以及地板上的各種計(jì)算配置

· 安全要求-安全要求及其緩解措施因設(shè)備而異,需要小心處理

· 創(chuàng)新--雖然有些工業(yè)應(yīng)用可以繼續(xù)沿用過(guò)去10年來(lái)保持不變的傳統(tǒng)模式,但大多數(shù)工業(yè)世界現(xiàn)在還需要現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)其安裝中的應(yīng)用

· 數(shù)據(jù)保密性--和其他信息技術(shù)領(lǐng)域一樣,在連接的機(jī)器中,數(shù)據(jù)權(quán)限管理越來(lái)越復(fù)雜,需要從數(shù)據(jù)的起源開(kāi)始就進(jìn)行管理。

· 實(shí)時(shí)和決定論--控制器提供的實(shí)時(shí)決定論對(duì)操作的安全和保障仍然至關(guān)重要。

出于這些原因,市場(chǎng)正在尋求被"任務(wù)關(guān)鍵邊緣"所稱(chēng)的"山貓軟件技術(shù)"。這一概念源于將嵌入式計(jì)算(安全、實(shí)時(shí)和安全、決定性行為)的典型要求納入現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、集裝箱化的生命周期管理以及豐富的數(shù)據(jù)和智能計(jì)算。

任務(wù)關(guān)鍵邊緣的作用

如果沒(méi)有一個(gè)充分展示的任務(wù)關(guān)鍵邊緣,我們將無(wú)法解決目前工業(yè)電子基礎(chǔ)設(shè)施所特有的許多痛苦點(diǎn)。特別是,我們將無(wú)法安全地鞏固、整理和豐富數(shù)據(jù)分析和人工智能的成果,許多連接不佳、支離破碎和老化的子系統(tǒng)控制當(dāng)今的工業(yè)環(huán)境。

下面這幅廣泛的架構(gòu)圖展示了我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的愿景,例如:

· 分布式和互聯(lián)式,具有混合臨界能力,虛擬化多核心計(jì)算節(jié)點(diǎn)(系統(tǒng)系統(tǒng))

· 網(wǎng)絡(luò)支持,包括傳統(tǒng)的信息技術(shù)通信(例如:、以太網(wǎng)、Wifi),但也是決定性的遺留領(lǐng)域公共汽車(chē),正在走向IEEE時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TNS),以及公共和私人4G/5G,也在走向決定論

· 支持基于標(biāo)準(zhǔn)中間件(OPCUA、MQTT、DDS等)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部和節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)分布,也將努力實(shí)現(xiàn)決定論(例如。,總檢察長(zhǎng)辦公室

· 必須進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和軟件的分布式節(jié)點(diǎn)將作為虛擬機(jī)(VMS)和容器(現(xiàn)代云本地微服務(wù)的模型)交付和編排。

分布式系統(tǒng)系統(tǒng)旨在應(yīng)對(duì)控制當(dāng)今工業(yè)環(huán)境的許多連接薄弱、支離破碎和老化的子系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)。

林奇公司將工業(yè)操作架構(gòu)(工業(yè)自動(dòng)化樓層基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu))的演變確定為實(shí)現(xiàn)整個(gè)任務(wù)關(guān)鍵邊緣模式的最適當(dāng)目標(biāo)之一。

與更強(qiáng)大和可伸縮的新多核平臺(tái)相匹配,任務(wù)關(guān)鍵邊緣計(jì)算方法可以提供一個(gè)統(tǒng)一和統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施,從機(jī)器到工業(yè)地面,再到電信邊緣和云,使硬件和軟件基本脫鉤。作為vm包裝的應(yīng)用程序和越來(lái)越多的作為容器包裝的應(yīng)用程序,可以在這個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的所有層上進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和編排。

融入當(dāng)今支離破碎的工業(yè)環(huán)境

控制當(dāng)今物理環(huán)境的許多連接薄弱、支離破碎和老化的子系統(tǒng)可以有效和安全地鞏固、協(xié)調(diào)和豐富數(shù)據(jù)分析和人工智能的成果。

當(dāng)任務(wù)關(guān)鍵邊緣部署到工廠(chǎng)的業(yè)務(wù)技術(shù)領(lǐng)域時(shí),基礎(chǔ)設(shè)施將如何看起來(lái)。有一個(gè)分布式的節(jié)點(diǎn)集,有的離工廠(chǎng)很近,有的很遠(yuǎn)。

上面的圖表顯示了當(dāng)任務(wù)關(guān)鍵邊緣部署到工廠(chǎng)的業(yè)務(wù)技術(shù)領(lǐng)域時(shí),基礎(chǔ)設(shè)施將如何看待。有一個(gè)分布式的節(jié)點(diǎn)集,有的離工廠(chǎng)很近,有的很遠(yuǎn)。實(shí)際上,這就像一個(gè)分布式數(shù)據(jù)中心,但是包含了一個(gè)更加異構(gòu)的、互聯(lián)的虛擬化計(jì)算機(jī)資源集,它可以在需要的時(shí)候和需要的時(shí)候托管應(yīng)用程序。這些將以虛擬機(jī)和容器的形式部署,它們是由云或本地組織的。

讓我們討論一下奧迪制造廠(chǎng)的一個(gè)具體用例,更具體地說(shuō),是針對(duì)奧迪A3的。內(nèi)卡蘇姆工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)上有2,500個(gè)自主機(jī)器人。每個(gè)機(jī)器人都配備了某種工具,從膠水槍到螺絲刀,并完成了組裝奧迪汽車(chē)所需的特定任務(wù)。

奧迪在內(nèi)卡蘇倫工廠(chǎng)每天組裝大約1,000輛車(chē),每輛車(chē)有5,000個(gè)焊點(diǎn)。為確保焊接質(zhì)量,奧迪進(jìn)行手動(dòng)質(zhì)量控制檢查。然而,每天要手動(dòng)檢查1,000輛汽車(chē)是不可能的,所以?shī)W迪采用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的取樣方法,每天把一輛汽車(chē)從線(xiàn)路上拉下來(lái),并使用超聲波探測(cè)器測(cè)試焊接點(diǎn),記錄每個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量。取樣成本高,勞動(dòng)密集,容易出錯(cuò)。因此,目的是檢查每輛車(chē)的5,000個(gè)焊點(diǎn),并推斷每一個(gè)焊點(diǎn)在微秒內(nèi)的結(jié)果。

通過(guò)將機(jī)器電子學(xué)習(xí)算法的預(yù)測(cè)結(jié)果與奧迪提供的實(shí)際檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,建立并培訓(xùn)了一種精確度的機(jī)器電子學(xué)習(xí)算法。記住,在邊緣有一個(gè)豐富的數(shù)據(jù)集,可以訪(fǎng)問(wèn)。機(jī)器學(xué)習(xí)模型采用焊接控制器生成的數(shù)據(jù),顯示焊接過(guò)程中的電壓和電流曲線(xiàn)。數(shù)據(jù)還包括其他參數(shù),如焊接的結(jié)構(gòu)、金屬的類(lèi)型和電極的健康性。

然后,將這些模型部署在兩個(gè)層次,首先是在線(xiàn)條本身,也是單元格層次。結(jié)果是,這些系統(tǒng)能夠在實(shí)施前預(yù)測(cè)出糟糕的焊接。這大大提高了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工作取得成功的核心是在邊緣(即生產(chǎn)線(xiàn))而不是在云中收集和處理與任務(wù)關(guān)鍵流程有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此,可以實(shí)時(shí)調(diào)整這一進(jìn)程。

在嵌入和信息技術(shù)之間的邊界獲得集成的好處

還有一些技術(shù)領(lǐng)域需要取得相當(dāng)大的進(jìn)展。山貓的焦點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面

· 在多中心系統(tǒng)中傳遞確定性行為;隨著多個(gè)系統(tǒng)合并起來(lái)在單個(gè)多中心處理器上運(yùn)行,諸如內(nèi)存和I/O之類(lèi)的資源共享引起干擾,這意味著保證具有時(shí)間臨界功能的行為將成為問(wèn)題。

· 為應(yīng)用程序提供嚴(yán)格隔離,以確保系統(tǒng)的高度可靠性和安全性

還有其他一些主題,包括為這些復(fù)雜的連接系統(tǒng)提供時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)管理、邊緣分析和網(wǎng)絡(luò)功能。例如,為這些確定性的、具有時(shí)間敏感性的系統(tǒng)部署編排和調(diào)度的正確方法是什么?

總之,關(guān)鍵任務(wù)就在這里。它開(kāi)始實(shí)現(xiàn)霧計(jì)算的最初意圖。我們正開(kāi)始從嵌入式技術(shù)和信息技術(shù)之間的真正一體化中獲得巨大的好處。需要做更多的工作,這將需要一個(gè)村莊。這將需要一系列廣泛的生態(tài)系統(tǒng)伙伴,以簡(jiǎn)化這種技術(shù)如何交付到市場(chǎng)。