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借助 5G 和边缘加速工业 4.0 进程

智能工厂、5G边缘计算

这件事没有捷径:如果您是与工业 3.0 一起缓慢前行的制造商,那么您需未来需要将车间转向工业 4.0 – 如果您还想继续发展的话,还需要针对 5.0 的计划。

但要实现这个目标,应该如何改变制造流程?5G 可能就是答案。

我们与来自 Capgemini 的全球数字化制造解决方案架构师 Philippe Ravix 展开了讨论,话题涉及面向未来的路线图、制造业中边缘计算的作用以及 5G 如何能引领走向工业 5.0 的道路。Capgemini 是数字化转型、技术和工程领域的一家全球先驱企业

最近,制造业领域发生了很多变化。能否请您谈一谈,自从物联网出现以来,它发生了哪些演变?

我们目前正处在数字化转型时代,也称为工业 4.0、未来工厂、智能工业或智慧工厂。这些术语表达了我们不仅需要以数据为重点的方法,还需要与制造业基础进行协作,即我们所说的金三角,它基于三大主要系统:PLM、MES 和 ERP。

物联网的出现会对基于实时数据收集和分析的制造流程产生影响,也会补足更依赖于流程的现有系统。因此,不是:我会更换。而应该是:我会与管理车间和制造商的现有系统互补并协作。

物联网显然是工业 4.0 运动背后的驱动因素之一。我认为它会首先实现广大的自动化。这是关键点之一 – 首先,利用从车间到云的数据收集;最后,利用高级分析。这是为什么?优化制造商内部的工作流程和程序。这将是精益策略之后的下一步;它会是一款精益软件,以便在公司内部和车间内部进行流程优化的另一步。

制造商在尝试发展并扩大其物联网计划时,会面临哪些挑战?

自动化、灵活性和可持续发展是我们看到的三大主要挑战。

第一个,自动化,显然是我们在市场中看到的关键主题之一。我们如何能集成技术,从而实现制造流程的自动化?

下一个是灵活性。现在,如果您正在生产线中制造产品,那么为了制造另一种产品而更改这条生产线需要花费很长时间。

最后,是可持续发展:通过提高设备和流程的效率来改进制造成本效益;最大限度地减少能源消耗;缩短制造时间和周转时间;减少浪费,并减少物料使用。

5G 的出现开启了大量真正振奋人心的新机会。5G 会如何应对制造业的下一步发展?

我认为,现在物联网有两个扭转局面的变革者,将打造未来的物联网。第一个,5G,绝对是扭转局面的变革者之一。边缘则是另一个。十年前,当我进入物联网时,它还是一个发送数据到云,以便用于分析和人工交互的设备。它更像是云到人工。这是从设备到云的南北连接,没有大量数据。

现在,考虑到数据量和已部署的设备量,您还是会有大量的数据,也无法将所有内容都发送到云。边缘非常重要,应对这一重要制造挑战的关键是设置这样一个中间平台,用于收集数据、标准化数据、计算数据。然后您就可以说:我可以发送到云,我可以发送给我的同事,到另一个边缘,等等。因此,边缘也显然是制造业的物联网中扭转局面的变革者。

5G 当然也是物联网的关键技术。这是为什么?5G 有意思的地方,在于您将可以避免车间的有线连接。借助边缘的功能(即速度和近零延迟),5G 将消除有线连接,并通过为一切添加移动性,来提供我之前提到的作为流程中关键挑战的灵活性。

能否请您深入介绍一下,在这个新模式中,您所看到的已出现的边缘架构?

边缘平台就是您可以在设备层面、机器层面和工厂层面设置的中间平台。边缘的每个层面都会有面向计算或存储的特征或功能。这就是边缘的价值。

边缘是一个平台,因此是 100% 的云风格架构。我们可以将边缘视为云的一部分,这样就无需断开边缘到云,或云到边缘的链接。事实上,边缘就是被视为云的一部分,是相同的架构风格。这也是现在市场上,像 Microsoft Azure、AWS 或 Google 这样的大型云服务提供商都有自己的边缘平台的原因。十年前,当我进入物联网时,它还是一个发送数据到云,以便用于分析和人工交互的设备。

这种类型的架构还有个有意思的地方,现在的主连接时从设备到云,也就是从南到北。您可以借助边缘打造出自东向西的协作。您可以打造自东向西的链接,也就是边缘将能够讨论和管理集成,并将数据从一个边缘交换站至另一个特定用例中的边缘。

这样一来,车间层面的一切都会优化流程,即您无需发送数据到云来优化流程;您可以在工厂层面优化流程。这就是边缘和所有这些数据之间要协作的原因。

Capgemini 是如何帮助制造商实施此类系统,并处理所有复杂情况的?

制造肯定是一个复杂的体系,其复杂程度来自各个方面 – 连接、数据管理、数据、使用案例、架构观点等。我们支持大量数字化制造转型的客户。我们有处理此类问题的专用方法,从业务愿景、业务使用案例和架构视图着手。

我们始终从业务和架构着手,因为在数字化转型中有一个问题:什么是恰当的使用案例?这种使用案例的价值有哪些?路线图是什么?但还有数字问题,也就是技术。目前将业务和技术分开会是个错误。因此,我们开始借助业务和 IT 路线图支持客户,我认为这是第一个阶段。

每个客户都会有大量的实验,而现在的关键问题不是识别或验证业务价值,而是如何扩展。这就是目前的挑战。我们知道,在物联网中,我们可以开发大量的概念证明,但是物联网的价值不是概念证明,这会消耗大量的成本。它的价值在于全局部署。

业务和 IT 路线图之后,我们直接进入了客户的扩展计划,即架构。其中一个关键点是制定平台策略。您是否有连接平台?是哪个?您是否有数据平台?是哪个?您是否有分析平台?是哪个?您如何管理所有系统之间的全局集成?

一切均基于平台,均基于云风格架构。因此,我们定义了详细的架构。从第一阶段验证的关键用例中(或者在客户之前完成的工作中),我们选择不超过五个用于开发和全局部署的用例。

您在考虑这件事时,考虑到了哪些安全因素?

车间到处都可以看到安全性。我们有这个平台,我们的车间在大部分时间都使用专有网络,并使用 5G 管理专有网络。我们也通过加密管理系统和及其之间的所有安全性。

然后,我们云端使用了来自云服务提供商的安全性。当我们使用 Azure 和 AWS 工作时(意味着我们知道这是个安全的系统),就无需再添加任何内容。重点是,如何管理工厂和云之间的安全性。

我们可以管理工厂到云的安全性,而在工厂内部,我们可以通过网络管理安全。这是我们在现有解决方案中通过设计解决的问题。

您是如何与英特尔® 合作并取得成功的?这种关系是如何支持贵公司的各项工作的?

英特尔® 多年来一直是 Capgemini 的战略合作伙伴。Capgemini 拥有集团层面的全球联盟队伍,而英特尔就是这个全球联盟的一份子。我们通过英特尔了解到,我们将一直能够获得最出色的技术、专业技能和创新。它是一个非常强大的技术合作伙伴,也是数字化转型世界非常强大的力量。

英特尔还具备一个关键要素,是他们拥有庞大的合作伙伴生态系统,这对我们而言非常强有力。我们可以接触来自英特尔的所有合作伙伴。当我们遇到问题,英特尔将能向 Capgemini 提供具备合适技术的正确合作伙伴,我们也可以直接获得所有项目的恰当技术。我们始终从业务和架构着手,因为在数字化转型中有一个问题:什么是恰当的使用案例?最后一点对于我们非常重要,即我们与英特尔在解决方案开发方面的共同协作。

针对正在考虑是否部署 5G 和边缘计算的制造商,您有哪些建议?

您需要对市场有个清晰的愿景,即如果您不发展,您的竞争者就会发展,您也将失去市场份额。但要确保您的客户非常了解当今的技术,他们未来的发展方向,以及相关的原因。

第二点:设置合适的架构,即合适的平台,并与边缘集成,因为一切都将会快速发展。也就是要有清晰的架构视图,并使用云风格的架构。因为如果没有,您就会成为孤岛。

最后,还要确保客户有工业 3.0 的基础 – 比如,很多客户并没有 MES。他们有 ERP,但没有 MES。当前没有 MES 的客户不应收集数据 – 为时过早。因此要具备恰当的基础 – 也就是我们所说的金三角。

如果您想取得成功,就需要对您的未来业务目标有清晰的愿景。

如需了解 5G 和边缘在智能制造业中的作用的更多相关信息,请收听我们的播客《与 Capgemini 携手打造未来的 5G 工厂》

作者简介

Kenton Williston is the Editor-in-Chief of insight.tech and served as the editor of its predecessor publication, the Embedded Innovator magazine. Kenton received his B.S. in Electrical Engineering in 2000 and has been writing about embedded computing and IoT ever since.

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