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工业4.0：采用高弹性的边缘计算确保

最小化宕机风险

第287号白皮书

版本1

作者：PaulLin和StevenCarlini

摘要

工业4.0通过采用数据分析、自主机器人和人工智能等新兴的技术创

新使生产制造变得“智能化”。这些技术可提升整个价值链的生产力

和绩效。同时这些数据驱动型的技术创新要求在生产制造的现场部署

信息技术（IT）系统，通常称为边缘IT或边缘计算。在某些场景下，

这种边缘IT可能会增加自动化系统宕机的风险。选择专为生产制造环

境设计的IT机柜并投资购置适用的电源和制冷基础设施可以解决制造

环境中边缘IT系统所面临的独特挑战。在本文中，我们描述了制造环

境、宕机成本以及部署工业边缘IT的独特挑战。此外我们还提供最佳

实践来实现高弹性的边缘计算，从而最小化宕机的风险。

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施耐德电气——数据中心科研中心第287号白皮书版本12

简介随着工业4.0的到来，制造商可以利用一系列的技术创新，比如数据分析、数字孪生、

人工智能和自主机器人等。这些技术创新可以提高生产效率和可靠性，降低生产成本，

帮助企业在整个生产制造过程中做出更加明智的决策。企业需要将新的IT系统引入生

产制造环境中，以提供足够的计算能力来应用这些技术创新。但是，对制造环境的可靠

性、安全性和连续性的担心，这可能会阻碍新IT系统的部署。

在工业环境中有很多制造应用，如物流和食品饮料（F＆B）加工。新引入的IT系统在

逻辑上可以与这些应用“并行”或“串联”1。但本文主要侧重于后者，在这里IT系统

可以为自动化系统带来附加值。IT系统被部署为本地数据中心（通常称为边缘IT或边

缘计算）。如今工业4.0应用日益增多。然而，尽管边缘IT的好处很多，但也会增加

制造行业自动化系统的宕机风险。因此，制造商必须通过适当的IT投资来最小化此风

险。

同时，与典型的IT环境不同，制造环境面临独特的挑战，比如恶劣的环境条件和安全

问题，这给在这些环境中工作的IT人员带来了额外的压力。在本文中，我们讨论了制

造业的生产环境和宕机成本，并介绍了在工业4.0时代推动“智能”工厂的技术创新。

我们还将比较不同程度的弹性边缘计算基础设施解决方案的可用性，并阐述该领域的最

佳实践，以帮助企业最大限度降低宕机风险。

生产制造环境过去十年的统计数据显示，生产制造的宕机可能导致企业每小时损失巨大。制造环境中

和宕机成本的自动化系统宕机会影响生产效率、盈利水平和客户体验，甚至会损害制造商的品牌声

誉。以下是过去十年关于制造环境宕机成本的三项统计数据。

汽车工业——在2005年，由AdvancedTechnologyServices，Inc.（ATS）执行的一

项调查中，101名制造业高管被问及宕机成本问题，他们分别来自供应商、发动机制造

商和汽车制造商。调查发现，宕机的平均损失为每分钟2.2万美元，其中最高可达每分