借助 5G 和边缘加速工业 4.0 进程

October 5, 2021

Kenton Williston

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。