近日，全球能源管理與自動化領域的數(shù)字化轉型專家施耐德電氣發(fā)布名為《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計算確保最小化宕機風險》的白皮書。與典型的IT環(huán)境不同，制造環(huán)境面臨獨特的挑戰(zhàn)，比如惡劣的環(huán)境條件和安全問題，這給在這些環(huán)境中負責IT系統(tǒng)的人員帶來了巨大的壓力。在本白皮書中，我們討論了制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境和宕機成本，并介紹了在工業(yè)4.0時代實現(xiàn)“智能”工廠的技術創(chuàng)新。我們比較了不同邊緣計算基礎設施解決方案的可用性，并闡述該領域的最佳實踐，以幫助企業(yè)最大限度降低宕機風險。

生產(chǎn)制造宕機成本高昂，需要確保關鍵流程“始終在線”

過去十年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)制造的宕機可能導致企業(yè)每小時損失巨大，如汽車工業(yè)宕機的平均損失高達每小時 130 萬美元，所有的制造業(yè)每次宕機事件的平均成本為1.7萬美元。制造環(huán)境中的自動化系統(tǒng)宕機會影響生產(chǎn)效率、盈利水平和客戶體驗，甚至會損害制造商的品牌聲譽。

施耐德電氣預計，在工業(yè)4.0時代，由于制造流程高度自動化且互相整合，因此宕機的成本將更高。因此，為了防止宕機，企業(yè)需要進行正確的投資以確保其關鍵流程“始終在線”。

IT和OT的融合使技術創(chuàng)新成為可能，但同時也面臨著邊緣部署挑戰(zhàn)

工業(yè)4.0中的主要新興技術創(chuàng)新如視頻分析、數(shù)字孿生、人工智能、自主機器人、3D打印、數(shù)據(jù)分析、增強現(xiàn)實等，是基于數(shù)據(jù)的，并要求制造環(huán)境具備全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和計算能力水平。IT人員需要重新審視其 IT 部署策略，通過更多的數(shù)據(jù)收集、聚合、處理和分析來支持這些技術，并將計算能力部署到更靠近用戶或“設備”的位置。

IT和OT通過融合實現(xiàn)智能企業(yè)控制

工業(yè)領域的IT人員需要集成信息技術(IT)和操作技術(OT)，并將邊緣IT部署到自動化層級的較低級別(如控制級別、制造執(zhí)行系統(tǒng)級別和ERP級別)，以支持視頻分析和自主機器人等技術。隨著邊緣IT進入制造環(huán)境，IT人員在防范IT系統(tǒng)故障方面將面臨更大壓力，因為這些故障可能導致自動化系統(tǒng)宕機。

此外，在工業(yè)環(huán)境中部署邊緣IT系統(tǒng)也具有獨特的挑戰(zhàn)性。與一般的IT環(huán)境不同，將邊緣IT部署為生產(chǎn)車間現(xiàn)場的數(shù)據(jù)中心時會遇到以下挑戰(zhàn)和要求：

可用性：當邊緣IT與生產(chǎn)制造過程串聯(lián)時，邊緣IT系統(tǒng)的故障可能導致自動化系統(tǒng)宕機，從而中斷生產(chǎn)。

潛在的環(huán)境風險：制造廠房的周邊環(huán)境條件通常很難控制。溫度和濕度浮動范圍通常很廣，粉塵顆粒或其它污染物較多，發(fā)生漏水、振動、碰撞和滋擾事件的概率較高。

空間限制：在制造環(huán)境中部署邊緣IT常常存在空間限制，尤其是對現(xiàn)有工廠進行改造時。這意味著可能沒有能放置機柜的專用空間。

物理安全性：與辦公樓和商業(yè)環(huán)境不同，制造環(huán)境可能難以限制人員訪問已安裝的IT資產(chǎn)。工廠車間的人員可以隨意接觸到位于同一車間內(nèi)的IT設備。

可管理性：IT設備通常遍布整個制造環(huán)境。此外，一般的工廠車間很少會有專門的IT人員來監(jiān)控和管理邊緣IT。

網(wǎng)絡安全：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及也伴隨著比以前更多的網(wǎng)絡安全風險。

彈性邊緣計算解決方案，幫助企業(yè)最大限度降低宕機風險

為應對這些挑戰(zhàn)并最大限度降低宕機風險，IT人員需要將彈性邊緣計算解決方案引入制造環(huán)境。彈性解決方案利用了過去幾十年來在典型IT環(huán)境中采用的最佳實踐。在制造環(huán)境中部署時，為幫助IT人員實現(xiàn)高彈性的邊緣計算，這些解決方案還需要采用獨特的最佳實踐：

選擇專為制造環(huán)境設計的 IT 機柜：專用IT機柜可以有效應對上述許多挑戰(zhàn)，例如環(huán)境風險、空間限制和物理安全性。

使用有效的電源保護和制冷方法：不間斷電源(UPS)和空調(diào)等適當?shù)碾娫幢Ｗo和制冷基礎設施系統(tǒng)可以最大限度降低宕機風險。

采用網(wǎng)絡安全最佳實踐：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的復雜性意味著必須在組成自動化系統(tǒng)的組件及其嵌入式網(wǎng)絡系統(tǒng)中設計網(wǎng)絡安全功能。

投資購置監(jiān)控和管理軟件：典型IT環(huán)境的最佳實踐是從集中區(qū)域或遠程來監(jiān)控和管理邊緣計算。

利用合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)提供完整的邊緣IT解決方案：使用開放技術并借助成熟的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的力量，在他們的幫助下建立完全集成的微型邊緣計算數(shù)據(jù)中心。

完全集成的邊緣計算解決方案示例

通過以上分析，我們可以得出生產(chǎn)制造宕機對于工業(yè)行業(yè)利益相關者而言是一筆巨大的損失。視頻分析、數(shù)字孿生、人工智能和自主機器人技術等與工業(yè)4.0相關的新興技術創(chuàng)新將提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量并減少設備故障等。通過集成IT和OT并將邊緣IT部署為現(xiàn)場數(shù)據(jù)中心，可以實現(xiàn)這些技術創(chuàng)新。但是，將邊緣IT引入自動化層級的較低層級(如傳感器/執(zhí)行器和控制)將增加制造過程的宕機風險。施耐德電氣《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計算確保最小化宕機風險》白皮書提供的最佳實踐可以幫助工業(yè)IT人員通過彈性邊緣計算將風險降至最低，并解決諸如惡劣環(huán)境、網(wǎng)絡安全、物理安全和可管理性等獨特的行業(yè)難題。

《工業(yè)4.0：采用高彈性的邊緣計算確保最小化宕機風險》白皮書，是施耐德電氣基于豐富的行業(yè)觀察和實踐經(jīng)驗而得出的結論，其發(fā)布為實現(xiàn)工業(yè)4.0時代的彈性邊緣計算部署提供了清晰的思路。施耐德電氣在工業(yè)、IT行業(yè)及邊緣計算領域已深耕數(shù)十年，有著領先的洞察與實踐，并一直在創(chuàng)新中求發(fā)展。在為用戶提供具有出色可用性和可靠性的產(chǎn)品及解決方案的同時，施耐德電氣也傾盡全力，為業(yè)內(nèi)人士盡可能提供更多知識共享的平臺和機遇。施耐德電氣持續(xù)通過SE.com和APC.com網(wǎng)站免費提供白皮書和工具，與業(yè)界分享有益的見解，當前共有200多份白皮書可供選擇。

來源：騰訊新聞