中國北京，2021年9月14日——我們正在經歷的工業4.0是新興數字化技術創新驅動的結果，通過采用數據分析、自主機器人和人工智能等新興的技術創新，生產制造正變得“智能化”。這些數據驅動型的技術可提升整個價值鏈的生產力和績效，同時需要在生產制造的現場部署信息技術(IT)系統——邊緣計算。在某些場景下，這種新增加的邊緣IT可能會增加自動化系統宕機的風險，選擇專為生產制造環境設計的IT機柜并投資購置適用的電源和制冷基礎設施可以解決制造環境中邊緣IT系統所面臨的獨特挑戰。

　　近日，全球能源管理與自動化領域的數字化轉型專家施耐德電氣發布名為《工業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環境不同，制造環境面臨獨特的挑戰，比如惡劣的環境條件和安全問題，這給在這些環境中負責IT系統的人員帶來了巨大的壓力。在本白皮書中，我們討論了制造業的生產環境和宕機成本，并介紹了在工業4.0時代實現“智能”工廠的技術創新。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，以幫助企業最大限度降低宕機風險。

　　生產制造宕機成本高昂，需要確保關鍵流程“始終在線”

　　過去十年的統計數據顯示，生產制造的宕機可能導致企業每小時損失巨大，如汽車工業宕機的平均損失高達每小時 130 萬美元，所有的制造業每次宕機事件的平均成本為1.7萬美元。制造環境中的自動化系統宕機會影響生產效率、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的融合使技術創新成為可能，但同時也面臨著邊緣部署挑戰

　　工業4.0中的主要新興技術創新如視頻分析、數字孿生、人工智能、自主機器人、3D打印、數據分析、增強現實等，是基于數據的，并要求制造環境具備全新的工業互聯網(IIoT)和計算能力水平。IT人員需要重新審視其 IT 部署策略，通過更多的數據收集、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通過融合實現智能企業控制

　　工業領域的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、制造執行系統級別和ERP級別)，以支持視頻分析和自主機器人等技術。隨著邊緣IT進入制造環境，IT人員在防范IT系統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宕機。

　　此外，在工業環境中部署邊緣IT系統也具有獨特的挑戰性。與一般的IT環境不同，將邊緣IT部署為生產車間現場的數據中心時會遇到以下挑戰和要求：

　　可用性：當邊緣IT與生產制造過程串聯時，邊緣IT系統的故障可能導致自動化系統宕機，從而中斷生產。

　　潛在的環境風險：制造廠房的周邊環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：在制造環境中部署邊緣IT常常存在空間限制，尤其是對現有工廠進行改造時。這意味著可能沒有能放置機柜的專用空間。

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

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

　　網絡安全：工業互聯網的普及也伴隨著比以前更多的網絡安全風險。

　　彈性邊緣計算解決方案，幫助企業最大限度降低宕機風險

　　為應對這些挑戰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境。彈性解決方案利用了過去幾十年來在典型IT環境中采用的最佳實踐。在制造環境中部署時，為幫助IT人員實現高彈性的邊緣計算，這些解決方案還需要采用獨特的最佳實踐：

　　選擇專為制造環境設計的 IT 機柜：專用IT機柜可以有效應對上述許多挑戰，例如環境風險、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)和空調等適當的電源保護和制冷基礎設施系統可以最大限度降低宕機風險。

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

　　投資購置監控和管理軟件：典型IT環境的最佳實踐是從集中區域或遠程來監控和管理邊緣計算。

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

　　完全集成的邊緣計算解決方案示例

　　通過以上分析，我們可以得出生產制造宕機對于工業行業利益相關者而言是一筆巨大的損失。視頻分析、數字孿生、人工智能和自主機器人技術等與工業4.0相關的新興技術創新將提高生產效率、產品質量并減少設備故障等。通過集成IT和OT并將邊緣IT部署為現場數據中心，可以實現這些技術創新。但是，將邊緣IT引入自動化層級的較低層級(如傳感器/執行器和控制)將增加制造過程的宕機風險。施耐德電氣《工業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，并解決諸如惡劣環境、網絡安全、物理安全和可管理性等獨特的行業難題。

　　《工業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觀察和實踐經驗而得出的結論，其發布為實現工業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、IT行業及邊緣計算領域已深耕數十年，有著領先的洞察與實踐，并一直在創新中求發展。在為用戶提供具有出色可用性和可靠性的產品及解決方案的同時，施耐德電氣也傾盡全力，為業內人士盡可能提供更多知識共享的平臺和機遇。施耐德電氣持續通過SE.com和APC.com網站免費提供白皮書和工具，與業界分享有益的見解，當前共有200多份白皮書可供選擇。