通过智能工厂中的边缘计算增加收入

虽然自动化多年来一直是机器设计不可或缺的一部分，但数字化转型、智能制造、工业 4.0 和工业物联网 (IIoT) 等新概念正越来越多地应用于机器世界，以提供差异化和竞争优势。

在这份信息丰富的白皮书中，了解机器制造商和设备制造商可以做些什么来接受这些概念，以及边缘计算等技术如何满足机器制造商和最终客户的需求。

导言

机器和设备制造商（OEM）领域有许多不同类型的企业和公司，但有一个挑战始终是相同的，那就是市场竞争激烈。与前几代设备相比，每一代设备的价格/性能都有所提高。设计、工程和产品管理部门在将新设计推向市场时必须不断评估新技术改进与相关成本增加之间的权衡利弊。

多年来，自动化一直是设备设计不可或缺的一部分，数字化转型、智能制造、工业4.0和工业物联网（IIoT）等新概念正越来越多地应用于制造领域，以提供竞争优势。本文重点介绍机器和设备制造商（OEM）可以采取哪些措施来利用这些新概念，以及边缘计算如何满足其独特的需求和客户的要求。

智能工厂和智能制造需要智能机器

就像使用 PLC 和 PAC 的机器自动化在一代人前彻底改变了设备设计一样，智能工厂和智能制造再次改变了工业世界。应用数字化转型概念使公司能够利用控制系统和传感器收集的数据，以最佳性能运营。这种方法为操作员提供实时分析、有助于提高整体设备效率 (OEE) 的输入以及可在本地收集和分析的数据。也可以将数据发送到云端，以便在各种应用程序中进行更深入的分析。应用可以包括优化维护、供应链灵活性以及提高从事类似生产的多个设施的产量。

机器和 OEM 设备是生产的基本要素。智能工厂和智能制造只能通过按其 OEM 设计或最终用户指定运行的智能机器来实现。拥抱数字化转型使机器和设备制造商能够加强设计，并支持围绕设备性能和维护的新服务的开发。一个重要的问题是，开发新一代更智能的设备或使现有设计和部署能够满足客户要求的最佳方法是什么？边缘计算是一种可以解决许多关键设计要求的方法。

什么是边缘计算？

边缘计算有多种形式，可以广泛定义为在数据中心之外进行的任何计算。在定义如此宽泛的情况下，有许多涵盖IT行业和自动化与控制行业的混乱定义也就不足为奇了，我们称之为运营技术（OT）。

大型分析公司Gartner发布了一个简单的拓扑图，使每个人都能了解哪种类型的边缘计算可能对他们有用。此拓扑图演示了一个基础设施技术堆栈，该堆栈显示了可以描述为边缘计算的服务器、设备或平台的类型以及它们位于数据源 “边缘” 物理端点的位置。它暗示了实际数据中心之外可用的计算能力、收集、分析和数据移动的类型。Edge 为设备制造商及其客户提供了极其重要的好处。

从这种拓扑结构可以很容易地看出，通过计算边缘的设备边缘适用于机器和设备制造商。 实际上，当今所有机器和设备都具有带有PLC的设备边缘的各个方面，有些机器和设备具有网关边缘设备。在某些方面，机器或设备使用的工业电脑和平板电脑属于此网关类别。它们可能是设备边缘 PLC 的第一个 “接触点”。然而，IPC的计算和分析能力有限，或者存在常见的可靠性和可用性问题，这些问题与非为恶劣环境制造的典型电脑或服务器类似。因此，需要其他类型的专用 Edge 计算平台来满足客户需求。

在机器控制和自动化系统的现代化方面，Compute Edge应该成为设备制造商关注的重点。边缘计算为机器和设备制造商提供了所有必要的特性和功能，以增强其当前的设计并过渡到交付更智能的设备。

边缘计算使智能机器和设备成为可能

边缘计算是一种可扩展的模块化技术，支持开发标准化、模块化的软件组件和应用程序，以提高效率。

它可以帮助将设备制造商的现有应用程序（例如监视和控制软件）整合到单一平台上，同时使其他关键应用程序能够在同一平台上运行。 这使得开发支持工业物联网 (IIoT) 的智能机器和设备变得更加容易，并且可以轻松添加支持客户不断变化的工业 4.0 和智能制造需求的未来应用。

实施后，边缘计算可以促进从当今的设备向集成到客户运营中的数字化机器的平稳演变。 这包括多种功能，例如与完全集成的智能机器的本地或云端连接，这些智能机器无需复杂的改造和重新设计即可实现数字化转型。

机器和设备制造商的边缘计算特性

尽管 Compute Edge 类别相当广泛，但有许多关键特征缩小了专门适用于机器或设备制造商的功能类型。

支持现有的自动化和控制应用程序

边缘计算平台必须能够以模块化方式运行现有的控制和自动化应用程序，无需进行大量的重新架构。虚拟化是一项关键技术。本质上，每个现有的IPC都可以在边缘计算平台上作为 “虚拟IPC” 或虚拟机运行。这样可以将所有现有 IPC 整合到单一平台上。这些虚拟机都不知道其他虚拟机，因此所有应用程序继续独立运行。

修改和升级现有控制应用程序

借助虚拟化边缘计算平台，现在可以为机器和设备的操作和监控增加更大程度的灵活性。例如，使用传统的IPC/HMI方法，机器或设备上的每个工作站都仅限于IPC/HMI可以显示的内容，因此只有一个操作员可以从单个位置监控复杂的设备。这不是一个理想的模型。使用虚拟化，设备制造商可以让多人远程访问不同站点的数据和应用程序，从而提高客户的灵活性。这种自主模式是首选，可为客户提供更多选择。

增加了新的分析和数字化转型应用程序

借助虚拟化，只需在边缘计算平台上创建新的虚拟机即可更轻松地添加新应用程序。这为在不影响现有应用程序的情况下添加新应用程序铺平了道路。这可能包括本地化数据收集、实时分析和数据筛选，然后再传输到外部地点（例如客户的数据中心），或者传输到云端（可能是你自己的数据中心）。这也可能取决于数据隐私法等因素，当然，假设随着需求的扩大，你有一个可扩展的边缘计算平台。

支持 OT/IT 融合

这可能是机器和设备制造商不经常考虑的话题，但它在数字化转型计划中越来越重要。您的设计工程师和操作机器的客户非常了解操作机器的控制和自动化应用程序。他们专注于运营技术（OT）。开发复杂分析能力（可能涉及机器学习（ML）和人工智能（AI）的专业知识，以及将适当数据安全传输到数据中心或云端的能力，通常属于信息技术（IT）专家的领域。边缘计算平台可以支持 OT 和 IT 需求。重要的是要确保支持多种操作应用程序的平台易于部署和维护，并且易于由 OT 和 IT 专业人员管理。

边缘计算平台为设备和机器制造商提供了新的创收服务的可能性，同时有助于降低成本和改善总拥有成本。

新的收入机会

边缘计算平台支持的许多功能和新应用程序为新的创收服务或优化现有服务和支持能力创造了可能性。例如，一种开始出现的趋势是 “机器即服务” 或 “设备即服务” 的概念，即终端客户根据时间或使用情况而不是传统的资本购买来付款。为了成功实施和维护此类模型，机器或设备制造商必须了解设备的性能和维护概况，并有能力准确收集和分析相应的数据。

简化服务

紧凑、无风扇、可安装在墙上或 DIN 导轨上

行业评级

—10 到 60 °C（—10 到 140 °F）
10 到 95% 的湿度
3 Grms（5 到 500 Hz）

可热插拔、自识别和自动同步

坚固耐用

对于机器和设备制造商来说，这可能是显而易见的，但是边缘计算平台是由各种供应商提供的，并非所有供应商都知道设备的最终运行环境。 它不仅涉及加固性，还涉及消除停机时间，尽可能简化维护和支持，并提供远程监控。同样，OT 世界中的边缘计算平台必须做好长时间自主运行的准备，因为通常可能无法与外界建立连接。

成本降低

最终，只有满足设备制造商竞争激烈的市场的严格成本限制，采用边缘计算才是可行的。在评估边缘计算平台时，重要的是要考虑资本成本以及开发和持续成本。除了虚拟化之类的节省外，成本也是价值的函数。与计算能力较低的简单设备或网关相比，更昂贵的平台可提供更高的价值和优势。这种方法将降低其他成本，例如手动监控、停机时间、人力资源和应用程序效率。其中一些成本可能不那么明显，但是随着行业向自动化、数字化转型和相关举措（例如工业4.0、智能制造和工业物联网）转变，设备制造商必须考虑未来的应用和客户环境的变化。

边缘计算平台必须简单、受保护、自主

管理真正有效的边缘计算平台的关键原则有三个。在为客户需求选择正确的边缘计算平台时，应牢记以下注意事项：

简单

边缘计算平台应该在几分钟内易于安装和部署。
它将提供易于使用和直观的管理界面，对于冗余系统，如果需要更换单元，则只需按一下按钮即可将系统恢复到完全运行状态。
非冗余系统可以在云端维护映像备份，需要时可以自动恢复。

保护

在冗余系统出现故障时，或者平台主动检测到即将出现的问题时，可在冗余系统中实现无缝故障转移。
该平台应包含嵌入式安全功能。
所有未使用的外部端口（例如 USB）均被禁用，如果需要，必须明确打开。
初次登录时需要更改密码，以避免已知和简单密码带来的常见安全风险，而且这些平台具有嵌入式防火墙功能，支持 IP 地址的白名单和黑名单。
该平台包括监控平台上运行的所有应用程序的基本运行状况的功能，以提醒用户注意潜在的应用程序问题或平台上已部署恶意应用程序。

自治

您的边缘计算平台是否专为在不连接外界的情况下长时间运行而设计？预测性运行状况监控和无缝故障转移使冗余系统能够保持运行。
平台应自动进行自我管理，根据应用程序负载的变化执行诸如自动负载平衡之类的功能。
边缘计算平台应通过云服务进行远程管理，也可以通过一组标准应用程序编程接口 (API) 将其嵌入到设备制造商或客户管理解决方案中。

为您节省时间和精力

支持 OVF 设备，包括 VMware 映像
整合当前和旧版应用程序
无需冗余模式或群集配置

摘要

机器和设备制造商市场正在进入一个演变期，这将带来与一代人前PLC的推出一样大的变化。边缘计算是一项关键技术，它将促进和简化这种过渡。边缘计算平台将在扩展设备的传统控制和自动化能力方面发挥不可或缺的作用。他们还将为设备制造商提供桥梁，让他们自己接受数字化转型计划并与客户的举措融为一体。

适用于机器制造商的 Stratus ztC™ Edge 平台

Stratus ztC Edge 产品系列是一系列边缘计算平台，专为满足工业厂房和偏远地区的要求而设计。因此，ztC Edge平台是机器和设备制造商的理想之选，因为他们可以升级其在传统控制和自动化应用中的能力，并转向支持智能制造、工业4.0和工业物联网等数字化转型计划的智能机器。

将您的智能机器连接到企业和云端

ztC Edge平台与不同时支持各种应用的IPC不同，虚拟化使其能够支持多种不同的应用，其中包括功能更强大的边缘网关，这些网关侧重于提供有限功能的数据访问。ztC Edge平台也不同于非为恶劣环境设计的IT级服务器，因为它们坚固耐用，可以承受更大的温度范围并且没有活动部件。

ztC Edge 产品线的独特之处在于它解决了机器和设备制造商面临的基本挑战。每个 ztC Edge 都带有预集成的虚拟层，并且经过预先配置，可以在不到 30 分钟的时间内启动并运行。

关于 Stratus 科技

Stratus 消除了保持关键业务应用程序全天候运行的复杂性。Stratus 的技术可主动防止数据中心和边缘出现计划外停机，我们的服务确保在客户需要之前解决任何问题。35年来，全球《财富》500强公司和全球各行各业的中小型企业一直依赖Stratus来实现运营简单、持续的可用性。

要了解更多，请访问 stratus.com 今天。

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