隨著航空制造業(yè)生產(chǎn)需求的升級(jí)，針對(duì)生產(chǎn)車間存在多設(shè)備、多種現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)、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(jì)算兩大主要功能，本文實(shí)現(xiàn)了其中PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能，簡(jiǎn)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(tái)在Linux系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，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(dòng)器為從站，驗(yàn)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(guò)下沉移動(dòng)網(wǎng)關(guān)、搭建MEC平臺(tái)連通工廠內(nèi)外網(wǎng)。 5G智能工廠以數(shù)據(jù)為核心實(shí)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(jí)提供助力。

近年來(lái)，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(huì)影響到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)性是工業(yè)自動(dòng)化的一項(xiàng)指標(biāo)，特別是在運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)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(shí)現(xiàn)智能化突破，阻礙了人工智能在工業(yè)自動(dòng)化中的普及。基于此，本文提出一種三實(shí)時(shí)架構(gòu)，它涉及實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)調(diào)度，希望通過(guò)提出該架構(gòu)引起業(yè)界廣泛的研究熱潮。

中國(guó)聯(lián)通基于開(kāi)放的MEC邊緣云生態(tài)，積極和OTT廠商合作，實(shí)現(xiàn)與不同公有云、行業(yè)云、私有云生態(tài)的無(wú)縫對(duì)接。通過(guò)與邊緣設(shè)備廠商的適配和一體化邊緣交付模式，實(shí)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(kāi)放的應(yīng)用生態(tài)，實(shí)現(xiàn)千行百業(yè)垂直應(yīng)用的引入，通過(guò)平臺(tái)能力向應(yīng)用和創(chuàng)新產(chǎn)品滲透，真正實(shí)現(xiàn)了可商用、可落地、可運(yùn)營(yíng)的MEC平臺(tái)。

當(dāng)前關(guān)于如何激勵(lì)更多邊緣節(jié)點(diǎn)參與邊緣計(jì)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(gè)云服務(wù)下行任務(wù)的激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)，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(lì)機(jī)制能夠適應(yīng)邊緣計(jì)算環(huán)境的動(dòng)態(tài)性。同時(shí)提出了“云-邊-端”三層 架構(gòu)環(huán)境中多個(gè)云服務(wù)下行任務(wù)的激勵(lì)機(jī)制；最后，本文提出了一種邊緣節(jié)點(diǎn)相互合作以實(shí)現(xiàn)資源分配均衡的合作激勵(lì)機(jī)制，該合作激勵(lì)機(jī)制能夠有效激勵(lì)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(wèn)題可進(jìn)一步開(kāi)展的重點(diǎn)研究工作。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值離不開(kāi)邊緣計(jì)算的支撐，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(jì)算是OT與IT融合的典型應(yīng)用場(chǎng)景，工業(yè)邊緣APP需要同時(shí)支撐邏輯運(yùn)動(dòng)控制、監(jiān)控人機(jī)界面等OT應(yīng)用與視覺(jué)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)、生產(chǎn)管理等IT應(yīng)用。通過(guò)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(shí)現(xiàn)多種編程語(yǔ)言混合設(shè)計(jì)，通過(guò)軟硬件解耦靈活部署到任意邊緣節(jié)點(diǎn)， 從而實(shí)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(jì)算通過(guò)就近提供計(jì)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(jí)，已逐步成為計(jì)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(tái)，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(shí)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(jì)算作為2020年十大技術(shù)方向，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院在 《2020研究前沿》、《全球工程前沿2020》中，將邊緣計(jì)算列入信息領(lǐng)域十大技術(shù)前沿。據(jù)Research and Market預(yù)測(cè)，邊緣計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模2018~2022年復(fù)合增長(zhǎng)率超30%；據(jù)CB Insights預(yù)測(cè)，2023年全球邊緣計(jì) 算市場(chǎng)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(gè)維度深入剖析邊緣計(jì)算概念內(nèi)涵、學(xué)術(shù)方向、產(chǎn)業(yè) 路徑，綜述邊緣計(jì)算在核心環(huán)節(jié)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和問(wèn)題，研判邊緣計(jì)算未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)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(jí)的關(guān)鍵依托和重要途徑。邊緣計(jì)算是支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先說(shuō)明了邊緣計(jì)算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的重要意義，然后分別從邊緣計(jì)算的發(fā)展歷程、邊緣端智能化方法和邊緣計(jì)算平臺(tái)三方面介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算近年來(lái)的研究現(xiàn)狀，最后指明了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算在今后發(fā)展中尚待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，邊緣計(jì)算在工業(yè)界引起了廣泛討論，針對(duì)不同行業(yè)、不同場(chǎng)景的應(yīng)用探索不斷涌現(xiàn)。基于對(duì)鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀、特點(diǎn)、環(huán)境、需求、痛點(diǎn)、任務(wù)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的深刻分析，結(jié)合中國(guó)寶武發(fā)展實(shí)際，本文對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)中邊緣層實(shí)施的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行闡述，對(duì)鋼鐵行業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展具有迫切的實(shí)踐意義。

近年來(lái)，人工智能的應(yīng)用場(chǎng)合已經(jīng)從過(guò)往的依賴超級(jí)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到邊緣計(jì)算，這不僅得益于算法的巨大改進(jìn)，而且得益于邊緣計(jì)算算力的巨大進(jìn)步和分布式計(jì)算框架的形成。這里，筆者就人工智能的工業(yè)應(yīng)用前景以及工業(yè)人工智能在邊緣計(jì)算中的應(yīng)用做一定的擴(kuò)展。