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基于边缘计算模式的工业物联网智能制造方

作者:马睿王振梁栋茂杨文珺

来源:《河南科技》2020年第19期

摘要:本文提出了基于边缘计算模式的工业物联网智能制造方案。该方案通过边缘计算

的基础设施,连接机器、设备端和边缘云计算服务器,有效规范了工厂生产流程,优化了生产

工艺,提升了产品质量,确保了系统的安全性和可靠性。

关键词:边缘计算模式;工业物联网;智能制造;云计算;数据安全

中图分类号:TN929.5;TP311.5文献标识码:A文章编号:1003-5168(2020)19-0025-03

Abstract:Inthispaper,anintelligentmanufacturingschemeofindustrialinternetofthings

basedonedgecomputingmodewasproposed.Throughtheinfrastructureofedgecomputing,the

schemeconnectsthemachine,equipmentandedgecloudcomputingserver,effectively

standardizesthefactoryproductionprocess,optimizestheproductionprocess,improvesthe

productquality,andensuresthesafetyandreliabilityofthesystem.

Keywords:edgecomputing;industrialinternetofthings;intelligentmanufacturing;cloud

computing;datasecurity

制造業是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。因此,我国高度重视制造

业的发展。2015年5月19日,国务院正式印发了我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲

领《中国制造2025》;2019年初,国务院明确将“工业互联网”写入政府工作报告;2020年,因为

新冠肺炎对中国经济的巨大冲击,为了促进中国经济的恢复和腾飞,中央政府会议多次提出了

“新基建”的计划(5G、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中

心、人工智能、工业互联网等)。可见,工业互联网是实现智能制造的核心,是支撑智能制造

的关键综合信息基础设施,是信息通信技术创新成果的集中体现。由此,本文主要分析基于边

缘计算模式的工业物联网智能制造方案。

方案概况1

该物联网智能制造方案采用边缘计算模式和工业物联网技术整合打通用户设备端、中心云

服务器集群、边缘云服务器集群、工业设备端。整个方案可以分为边缘侧、中心云服务器集群

和用户管控侧三部分。边缘侧由多个独立的生产车间组成,每个生产车间配备一个边缘云服务

器集群。在边缘侧,工业设备的数据都实时采集同步到边缘云服务器,边缘云根据算法进行边

缘侧预运算,实时响应下一步的运行计划,并将数据同步到中心云,中心云处理后将数据图表

呈现给用户管控侧。用户管控侧通过智能设备向中心云服务器下发任务,中心云服务器集群经

过运算后向边缘侧的边缘云服务器集群分发任务,边缘云服务器经过运算后生成可执行的方

案,最后根据方案向底层的自动化设备下发生产任务[1-5]。

边缘2计算模式

本方案的核心是边缘计算模式。边缘计算是在靠近硬件设备的边缘侧,融合网络、计算、

存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷连接、实时

业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。传统公有云距离边缘设备太

远,无法实时响应大量工业设备的高并发请求;边缘计算通过在边缘侧部署私有云节点,将传

统云计算迁移到企业内部边缘,用高可用的分布式云计算技术,代替了企业内部的单机部署模

式,大大提高了企业基础设施的稳定性和安全性。

边缘3计算方案对应的基本架构

边缘计算的基础架构由“云”(中心云)、“边”(边缘云)、“端”(设备端)三大块组成。

在实际投入生产时,工作人员在用户设备端发布任务,用户设备端向中心云服务器集群发送请

求,中心云服务器集群接收到请求后向边缘云服务器集群分发任务,边缘侧云服务器集群接收

到任务后进行一次边缘侧预运算处理,根据运算得出的方案向设备端下达任务,启动整个生产

线。为了实现

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