Công nghệ điện toán biên giúp tự động hóa sản xuất nâng lên tầm cao mới

• 12/09/2020

Điện toán đám mây và phân tích nâng cao di chuyển gần đến biên

Internet of Things công nghiệp (IIoT) không cần giới thiệu nữa. Trong những năm qua, ý tưởng về kết nối đã phát triển từ việc kết nối máy tính với kết nối tài nguyên đến kết nối mọi thứ. Các sáng kiến ​​như Công nghiệp 4.0 cố gắng nâng cao hiệu quả và năng suất trong tự động hóa công nghiệp thông qua các nguyên tắc ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT). Điều này đã dẫn đến một khối lượng lớn dữ liệu có thể có, nghĩa là cơ hội kinh doanh tiềm năng mới cho các nhà sản xuất.

Tuy nhiên, vấn đề với điều này là việc gửi tất cả dữ liệu này đến và từ cloud rất tốn thời gian, tốn kém và rất không thực tế. Trong bối cảnh công nghiệp, dòng dữ liệu này thường dẫn đến những thách thức sau:

1.Một phần nhỏ của bộ phận sản xuất chuyển dữ liệu đến cơ sở hạ tầng cloud ; trong số các nhà sản xuất sử dụng cloud này, phần lớn phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng riêng của họ. Một số ít các nhà sản xuất thực sự sử dụng cloud công cộng làm cơ sở hạ tầng.

2. Trong môi trường sản xuất, mỗi giây đều quan trọng và mất thời gian tương đương với mất tiền. Việc di chuyển dữ liệu đến và đi từ cloud có thể cực kỳ mất thời gian và không mong muốn.

3. Gửi và nhận dữ liệu đến và đi từ cloud sẽ tiêu tốn băng thông. Điều này có thể đốt tiền của các nhà sản xuất.

Các hệ thống tự động hóa công nghiệp trong tương lai sẽ cần phải thích ứng và nhanh nhẹn về bản chất, và Edge computing đang nổi lên như một giải pháp hứa hẹn nhất. Điện toán biên là công nghệ thu hẹp khoảng cách giữa cloud và các thiết bị được kết nối trong nhà máy. Theo nghĩa đen có nghĩa là di chuyển điện toán cloud có chọn lọc đến gần các cảm biến nơi dữ liệu thực sự được tạo ra. Di chuyển cloud đến gần biên hơn bao gồm di chuyển các khả năng của cloud như xử lý, lưu trữ, giao tiếp và ra quyết định gần hơn với các thiết bị được kết nối.

Không giống như cloud , được đặt tại một vị trí tập trung cách xa trung tâm hoạt động, rìa nằm gần hơn nhiều so với nơi tất cả các hành động diễn ra. Điều này có thể giúp các nhà sản xuất giải quyết các vấn đề sắp xảy ra trong hệ thống của họ và khi chúng xảy ra mà không có bất kỳ độ trễ nào về thời gian thực hiện để xử lý chúng.Tuy nhiên, chúng ta không thể bỏ qua những lợi ích lâu dài của cloud . Điều này được hiểu rằng đó là một tình huống đôi bên cùng có lợi cho cả biên và cloud . Trong tương lai của điện toán, cloud cần edge và edge cần cloud . Một cái không thể hoạt động mà không có cái kia. Điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng các hệ thống điện toán phân tán bao gồm khả năng tính toán từ cả cloud và vùng biên.

Bài viết này sẽ đề cập đến một số lợi ích và ứng dụng của điện toán biên từ quan điểm công nghiệp, một số cơ hội cho các tổ chức công nghiệp, tình trạng sẵn sàng áp dụng công nghệ trên quy mô lớn hơn và các rào cản cản trở sự tiến bộ trong công nghiệp số.

Từ EDGE GATEWAY đến SẢN XUẤT THÔNG MINH

Sản xuất thông minh không chỉ đề cập đến khối lượng dữ liệu khổng lồ từ các cảm biến gắn vào thiết bị. Điều quan trọng hơn nữa là khả năng sử dụng dữ liệu này để tạo ra thông tin chi tiết tự động có thể giúp cải thiện sản lượng công nghiệp. Đổi lại, điều này phụ thuộc nhiều vào khả năng xử lý và tính toán mạnh mẽ ở cả vị trí tập trung (Cloud ) và ở rìa của thiết bị được kết nối (điện toán biên).

Gần đây, điện toán biên đã nổi lên như một giải pháp thuận tiện nhất để đẩy nhanh tốc độ phát triển của chuyển đổi kỹ thuật số trong môi trường công nghiệp. Một nhà máy thông minh điển hình bao gồm một số thiết bị và máy móc không đồng nhất về bản chất, cùng với phần mềm được cài đặt trên các thiết bị này.

Gateway kết nối IoT giúp kết nối các thiết bị này với internet. Máy tính, được cung cấp sẵn sàng, có thể giúp các nhà sản xuất thu thập, phân tích, phát hiện các điểm bất thường và đưa ra các quyết định tự chủ (nếu được ủy quyền) để giải quyết các vấn đề. Điều này có thể tiết kiệm thời gian bằng cách gửi, xử lý và giải thích dữ liệu đến và từ Cloud để các quyết định có thể được đưa ra nhanh hơn. Máy tính tiên tiến có thể mang lại một số lợi ích cho môi trường sản xuất, bao gồm :

1. Phân tích dữ liệu thời gian thực: Phân tích dữ liệu nhanh hơn nhiều ở cấp thiết bị cục bộ so với ở cấp Cloud hoặc trung tâm dữ liệu.

2. Bảo mật dữ liệu: Điện toán biên mang lại cho các nhà sản xuất lợi ích về bảo mật nâng cao vì các thiết bị được kết nối liên quan có thể được bảo mật dễ dàng thông qua kiểm soát cửa ra vào, giám sát video và các phương pháp bảo mật vật lý khác. Hơn nữa, dữ liệu vẫn an toàn hơn vì nó được chứa trong ranh giới của môi trường sản xuất.

3. Giảm chi phí hoạt động “Chi phí vận hành hoặc quản lý dữ liệu thấp vì dữ liệu nằm trong chính thiết bị. Điều này cũng có nghĩa là chi phí cơ sở hạ tầng tối thiểu cho việc truyền mạng.

4. Giảm tải các tác vụ tính toán: Máy chủ ở biên có thể giúp giảm tải từ các thiết bị được kết nối bằng cách lưu trữ thông tin trên edge và có thể hoạt động như một private cloud có thể được truy cập từ một vị trí từ xa.

Edge computing tất cả đều nói về vị trí. Nó loại bỏ nhu cầu định tuyến dữ liệu đến và đi từ các trung tâm dữ liệu đặt ở nơi khác và thay vào đó di chuyển sức mạnh xử lý đến gần hơn với người dùng cuối công nghiệp. Điện toán edge sẽ tiếp tục phát triển và tác động đến một số ngành dọc trong sản xuất.

Khi chúng ta tiến gần hơn đến tầm nhìn lớn của IIoT, chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi edge bắt đầu hỗ trợ các trường hợp sử dụng nâng cao và tạo ra tác động rõ ràng đến trải nghiệm người dùng trong môi trường sản xuất. Cloud và edge sẽ trở nên quan trọng trong sản xuất, vì chúng bổ sung cho nhau và edge sẽ phát triển thành một công nghệ quan trọng sẽ thúc đẩy quá trình chuyển đổi kỹ thuật số này.

Tất cả các con đường đều dẫn đến tại biên

Việc hoàn toàn phụ thuộc vào Cloud sẽ dẫn đến mất đi các cơ hội tiềm năng, bao gồm cả việc ngăn chặn những sai lầm đắt giá do thời gian phản hồi chậm trễ có thể dẫn đến các hành động sửa chữa không hiệu quả. Ngoài thời gian phản hồi, không khả thi về mặt kỹ thuật đối với Cloud để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra bởi các thiết bị được kết nối. Thu thập, lưu trữ và xử lý dữ liệu ngay tại các nút của mạng biên có thể làm giảm đáng kể sự quá tải trên Cloud . Hơn nữa, các edge có khả năng chịu lỗi cao hơn và có thể sửa chữa ngay lập tức. Ngay cả trong các tình huống cường độ tín hiệu kém, Edge computing vẫn có khả năng hỗ trợ các thiết bị một cách độc lập.

Triển khai Edge Computing cho Hệ thống Tự Động Hóa : Bắt đầu từ đâu ?

Các nhà sản xuất toàn cầu đang khai thác sức mạnh của IIoT để đạt được lợi thế cạnh tranh. Số hóa mang đến cho các nhà sản xuất khả năng đổi mới vô tận và các tổ chức bắt buộc phải phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật số mạnh mẽ để tăng trưởng và phát triển. Như với bất kỳ công nghệ nào khác, Frost & Sullivan khuyến nghị các nhà sản xuất nên bắt đầu từ quy mô nhỏ khi triển khai tính toán biên. Khi giá trị đã được chứng minh, đồng thời chấp nhận rủi ro trong mức chấp nhận được, công nghệ có thể được nhân rộng.

Tất cả các loại nhà sản xuất đã bắt đầu chú ý đến edge , nhưng các công ty như Siemens AG (Siemens) đang tiến xa hơn trong việc áp dụng điện toán biên hơn những công ty khác. Khi điện toán biên bắt đầu trở thành xu hướng chủ đạo, các trường hợp sử dụng tiềm năng của tính toán biên trên nhiều ngành trong sản xuất là vô cùng lớn. Sử dụng điện toán biên, thiết bị công nghiệp sẽ đưa ra các quyết định tự chủ mà không cần sự can thiệp của con người, giúp ngăn chặn máy móc thiết yếu bị hỏng hóc, ngăn ngừa các sự cố nguy hiểm cũng như lưu trữ và xử lý cục bộ dữ liệu. Mọi thứ chạy và hoạt động cho Cloud giờ sẽ chạy trên và hoạt động hiệu quả.

Việc áp dụng điện toán biên sẽ rất quan trọng đối với các tổ chức công nghiệp muốn chuyển đổi sang Công nghiệp 4.0. Đối với các doanh nghiệp lớn hơn như Siemens, Rockwell Automation hoặc GE (có hoạt động trên toàn thế giới và IIoT), vấn đề quan trọng hơn là “Khi nào họ sẽ áp dụng?” chứ không phải là “Họ sẽ nhận xem xét thôi chứ?” Trong khi ban đầu chỉ có sẵn cho các tổ chức lớn hơn này, các tổ chức nhỏ hơn và quy mô trung bình hiện đang bắt đầu thực hiện một bước tiến ra rìa. Sự chuyển đổi này có thể là do giảm chi phí thiết bị và triển khai trong tương lai.

Kết luận

Bất kể ngành công nghiệp nào, dù là dầu khí, năng lượng hay ô tô, cạnh tranh sẽ có tác động rất lớn đến các doanh nghiệp sản xuất. Các nhà máy được kết nối ngày nay có rất nhiều lợi ích khi triển khai điện toán biên. Các thách thức vẫn tồn tại dưới dạng các hệ thống và mạng không tương thích được yêu cầu để xử lý khối lượng, tốc độ và bảo mật dữ liệu hỗn loạn.

Trong hầu hết các trường hợp, người dùng cuối không quan tâm đến việc dữ liệu được lưu trữ ở đâu hoặc được xử lý — họ quan tâm hơn đến việc các điểm hành động có thể được tính nhanh chóng, an toàn và dễ dàng như thế nào cho doanh nghiệp của họ.

Các nhà máy thông minh tận dụng điện toán biên để cải thiện năng suất, hiệu quả và thời gian đưa ra thị trường. Các nhà lãnh đạo doanh nghiệp nên áp dụng máy tính tiên tiến để gặt hái giá trị kinh doanh. Các nhà sản xuất có thể nắm bắt sự kết hợp của công nghệ điện toán Cloud và tiên tiến sẽ có vị trí tốt nhất để đáp ứng sự thay đổi động lực của môi trường công nghiệp.

Cloud sẽ vẫn là xương sống cho các nhà máy trong tương lai, nhưng khi các doanh nghiệp bắt đầu nhận ra những lợi ích lợi thế, họ sẽ cần phải đưa ra quyết định về sự kết hợp phù hợp giữa các khả năng của cạnh và Cloud để xây dựng một khung IIoT thành công.Một yếu tố quan trọng khác cần xem xét khi giới thiệu lợi thế sẽ là cơ sở hạ tầng.

Khi sức mạnh xử lý ngày càng tiến gần biên hơn, các doanh nghiệp sẽ bắt đầu hiểu tầm quan trọng của việc tìm kiếm các công cụ và chuyên môn có thể giải quyết những thay đổi này. Khi kịch bản này bắt đầu diễn ra, các nhà sản xuất sẽ bắt đầu thấy chi phí giảm và sẽ bắt đầu nhận được lợi tức đầu tư.

Nguồn bài viết : Siemens Digital Industries.