邊緣計(jì)算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的四個(gè)應(yīng)用案例介紹

在IIC發(fā)布最新題為「IIC Introduction to Edge Computing in IIoT」白皮書，針對(duì)持續(xù)性邊緣計(jì)算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）作出介紹。邊緣是一個(gè)邏輯層（Logical Layer）而非一個(gè)特定的實(shí)體分隔，所以，可由使用者自行釋義與說明它的所處位置，依據(jù)實(shí)際案例的不同，邊緣之定義取決于案例問題或要解決的“關(guān)鍵目標(biāo)”，以下將論述四個(gè)應(yīng)用案例與邊緣計(jì)算之效益。

案例一：保護(hù)設(shè)備免受過熱損壞

名為「Dumb」的熱電偶（Thermocouple）可測(cè)量泵浦的溫度，具有邊緣計(jì)算功能的泵浦可執(zhí)行基本分析，以確定是否超過定義的臨界值（Threshold）并在幾毫秒內(nèi)關(guān)閉泵浦。過程中沒有延遲決策，也不需要聯(lián)網(wǎng)才可執(zhí)行此功能，聯(lián)網(wǎng)不是必需，但可以用于通知使用。溫度信息的時(shí)間價(jià)值迅速衰減，因延遲可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。在此情況下，邊緣處于組件等級(jí)（Device Level），因可實(shí)踐關(guān)鍵目標(biāo)，即使聯(lián)網(wǎng)更高階系統(tǒng)或因特網(wǎng)鏈接中斷時(shí)亦可執(zhí)行。

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案例二：監(jiān)測(cè)廠區(qū)或生產(chǎn)線的績(jī)效

設(shè)備與生產(chǎn)線的績(jī)效常透過設(shè)備效率評(píng)價(jià)（Overall Equipment Effectiveness， OEE）等績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行呈現(xiàn)?？稍诒镜鼐W(wǎng)關(guān)（Gateway）上針對(duì)工廠內(nèi)各傳感器的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)以進(jìn)行近實(shí)時(shí)分析（Near Real-Time Analytics），并向操作系統(tǒng)或人員提供OEE趨勢(shì)和警示提醒。

在這種情況下，基本功能需要取得多個(gè)設(shè)備的信息，才能執(zhí)行簡(jiǎn)單的分析。等待來(lái)自云端決策的響應(yīng)時(shí)，將使得信息的時(shí)間價(jià)值變高，若有所延遲恐會(huì)導(dǎo)致重大損失，這樣的商業(yè)問題意味著邊緣計(jì)算適用于工廠場(chǎng)域的層級(jí)。

案例三：每?jī)商靸?yōu)化當(dāng)?shù)鼗蚬S之供應(yīng)鏈

最適化當(dāng)?shù)卦O(shè)施、工廠或油田的供應(yīng)鏈流程需要取得多種數(shù)據(jù)源，并在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)用優(yōu)化算法與分析，以使供應(yīng)鏈管理（SCM）或企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）等商業(yè)系統(tǒng)能應(yīng)用該分析模式。

基本功能需要當(dāng)?shù)鼗蚬S層次的聯(lián)網(wǎng)，并在幾小時(shí)內(nèi)做出決策。工廠外圍以外的其他信息或許可能有用處，但并非強(qiáng)制性的有效優(yōu)化。在這種情況下，邊緣計(jì)算將設(shè)置于工廠、場(chǎng)域或當(dāng)?shù)卦O(shè)施的外圍。

案例四：預(yù)測(cè)設(shè)備故障與主動(dòng)回報(bào)行程表

機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)潛水電泵（Electric Submersible Pump）故障，數(shù)據(jù)需要從多個(gè)離岸平臺(tái)（Offshore Platform）中獲得。分析模型非常復(fù)雜，需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練及重新訓(xùn)練模型，還需定期數(shù)據(jù)饋送（Feed），從操作潛水電泵確定每個(gè)單元的剩余使用壽命。此外，需要定期規(guī)律性分析來(lái)自各個(gè)潛水電泵的數(shù)據(jù)，但信息衰減比其他情景慢得多，且可每天或每周做出決策。計(jì)算通常執(zhí)行于企業(yè)級(jí)的公共云端或私有云端，且位于邊緣連續(xù)體（Continuum）的頂端。

為什么要在邊緣進(jìn)行運(yùn)算？

邊緣計(jì)算（Edge Computing）是一種分布式計(jì)算架構(gòu)。其中，運(yùn)算資源和應(yīng)用服務(wù)可分布于數(shù)據(jù)源到云端的通訊路徑。邊緣可滿足運(yùn)算需求，如：某處搜集數(shù)據(jù)的或用戶執(zhí)行某些動(dòng)作，其帶來(lái)之效益為：提高績(jī)效；滿足遵循法規(guī)、數(shù)據(jù)隱私與數(shù)據(jù)安全性的問題；降低營(yíng)運(yùn)成本。