數(shù)字工廠,、智能制造作為城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的主要單元,，是不可或缺的場景應(yīng)用，而邊緣計算作為場景側(cè)的數(shù)據(jù)計算處理平臺,，是鏈接物理實體以及云端平臺的樞紐,。邊緣計算有著低時延、少帶寬,、高安全性的優(yōu)勢,，可以快速應(yīng)對局部性、實時,、短周期數(shù)據(jù)的處理需求,，助力城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的場景大規(guī)模部署實現(xiàn)需求；同時,，可根據(jù)不同場景對AI算法,、機理建模等方面的差異化特點，進行計算資源的均衡化配置,，可以大大提高城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的投資成效,。

傳統(tǒng)制造行業(yè)雖然針對生產(chǎn)過程逐步配備了一定數(shù)量的數(shù)字化、自動化裝備和信息系統(tǒng),，使得制造效率得到有效提升,。然而制造單元系統(tǒng)閉環(huán)控制能力薄弱，邊緣層裝備停留在數(shù)控化,、自動化層面,，大量加工過程數(shù)據(jù)未得到充分集成與應(yīng)用，影響加工工藝的優(yōu)化迭代,，質(zhì)量一致性和安全生產(chǎn)水平提升面臨瓶頸,。在某種程度上，數(shù)字化工廠更多的是數(shù)控化工廠,。數(shù)字工廠的內(nèi)涵最主要的是將“價值流”充分融入到自動化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用,，從而構(gòu)建更加優(yōu)化與高效的生產(chǎn)運營和內(nèi)外協(xié)同環(huán)境，即利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造價值,。

邊緣計算應(yīng)用數(shù)字工廠的價值體現(xiàn)是面向制造單元建立云邊端的邊緣應(yīng)用架構(gòu),，通過物理端數(shù)據(jù)采集，云端建模以及邊緣側(cè)數(shù)據(jù)實時處理,，一方面將前道制造單元產(chǎn)生的加工信息實時傳遞到后續(xù)制造單元,，另一方面實時預(yù)測加工質(zhì)量，并快速調(diào)整加工工藝參數(shù),，對產(chǎn)品最終質(zhì)量進行有效控制,，從而提升產(chǎn)品加工一致性。由于邊緣計算可以在制造單元側(cè)就近處理加工過程數(shù)據(jù),，解決實時性問題,，并通過聯(lián)通邊緣計算節(jié)點，快速傳遞制造信息,，使得上下游制造單元的信息共享,，因此對產(chǎn)品加工質(zhì)量改進有著重要的應(yīng)用價值。

邊緣計算應(yīng)用數(shù)字工廠的作用主要體現(xiàn)如下：

（一）創(chuàng)新應(yīng)用制造過程數(shù)據(jù)

采用邊緣應(yīng)用能夠利用制造過程關(guān)鍵單元物理側(cè)數(shù)據(jù)集,、算法,、模型夯實質(zhì)量基礎(chǔ)，突破工業(yè)算法賦能數(shù)據(jù),、數(shù)據(jù)賦能機理,、工藝知識圖譜開發(fā)與智能應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，有利于制造知識的沉淀,，其中核心是算法,、來源是技術(shù)和技能，從而形成典型的制造過程數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用的新模式,。

（二）輔助解決行業(yè)機理模型

邊緣計算應(yīng)用尤其面向特殊制造過程,，能夠建立黑箱或者灰箱模型,，輔助解決行業(yè)機理不清的難題。黑箱模型又稱經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，是一些?nèi)部機理尚未被人們所知的現(xiàn)象,，但可以通過輸入-輸出關(guān)系建立起籠統(tǒng)的因果關(guān)系?；蚁淠Ｐ褪请y以通過模型完全提煉規(guī)律性信息和知識的模型，但可以通過將復(fù)雜的問題進行簡化近似求解,。例如火化工行業(yè)中的固體推進劑燃速與配方和裝藥生產(chǎn)過程的機理作用不清晰,，需要通過輸入-輸出數(shù)據(jù)，建立兩者之間的近似模型,，用于結(jié)果預(yù)測,。

（三）規(guī)范智能制造單元標準

邊緣計算應(yīng)用通過建立導(dǎo)則和標準，能夠更加精確地規(guī)范智能制造單元內(nèi)物聯(lián)感知,、數(shù)據(jù)規(guī)范與算法,、平臺架構(gòu)及安全防護的基本要求，從而保障智能制造單元的標準化實施,。

綜上,，企業(yè)在數(shù)字化工廠建設(shè)過程中，需要在數(shù)控化,、自動化等機器設(shè)備硬裝備和MES,、SCADA等信息系統(tǒng)軟裝備同步建設(shè)的基礎(chǔ)上，進一步利用邊緣計算技術(shù),，建設(shè)制造邊緣的節(jié)點云,，解決產(chǎn)品關(guān)鍵制造過程中數(shù)據(jù)的采、存,、管,、用，形成以數(shù)據(jù)和算法為核心的創(chuàng)新應(yīng)用能力,，助力產(chǎn)品質(zhì)量提升,，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值創(chuàng)造。

二,、邊緣計算應(yīng)用數(shù)字工廠的現(xiàn)狀和問題

（一）邊緣計算應(yīng)用數(shù)字工廠的現(xiàn)狀分析

1. 國外情況分析

企業(yè)層面,，谷歌公司采用“Cloud IoT Edge”將強大的數(shù)據(jù)處理和機器學(xué)習(xí)功能擴展到數(shù)十億臺邊緣設(shè)備，比如機器人手臂,、風(fēng)力渦輪機和石油鉆塔,，這樣就能夠?qū)碜云鋫鞲衅鞯臄?shù)據(jù)進行實時操作，并在本地進行結(jié)果預(yù)測,。

標準層面,，有關(guān)邊緣計算的標準化工作正逐漸受到各大標準化組織的關(guān)注,，主流的國際標準化組織紛紛成立相關(guān)工作組，開展邊緣計算標準化工作,。2017年ISO/IECJTC1SC41 成立了邊緣計算研究小組,，以推動邊緣計算標準化工作。2017年IEC發(fā)布了VEI（Vertical Edge Intelligence）白皮書,，介紹了邊緣計算對于制造業(yè)等垂直行業(yè)的重要價值,。

2. 國內(nèi)情況分析

企業(yè)層面，邊緣計算技術(shù)與應(yīng)用處于發(fā)展初期階段,，但是各地企業(yè)在邊緣計算方面已經(jīng)展開廣泛探索,，目前邊緣計算主要處于技術(shù)研究、實驗室測試,，以及相對簡單場景的預(yù)商用階段,。

英特爾和阿里云聯(lián)合在重慶瑞方渝美壓鑄有限公司打造的工業(yè)邊緣計算平臺，采用了英特爾開發(fā)的深度學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)采集到協(xié)議轉(zhuǎn)換的軟件,，以及阿里云開發(fā)的基于 Yocto 的操作系統(tǒng)（AliOS Things),、數(shù)據(jù)接入云端Link Edge。該平臺可以運行在工業(yè)邊緣計算節(jié)點本地,，并將結(jié)果聚合并存儲在邊緣服務(wù)器上,，再通過阿里云的LinkEdge實現(xiàn)數(shù)據(jù)上云。

標準層面,，2016年11月30日,，我國邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC，Edge Computing Consortium）在北京成立,。2016年和2017年分別出版了國內(nèi)的《邊緣計算參考架構(gòu)》1.0 和2.0版本,，梳理了邊緣計算的測試床，提出了邊緣計算在工業(yè)制造,、電力能源,、智慧城市、交通等行業(yè)應(yīng)用的解決方案,。

在上海,，工業(yè)邊緣應(yīng)用亦處在起步階段。邊緣應(yīng)用主要面向工廠設(shè)備進行流數(shù)據(jù)的儲存和處理,，更多的是關(guān)注端的應(yīng)用,，或者說是面向工廠中的設(shè)備，不是面向工廠中的產(chǎn)品,。由于沒有建立起完善的云邊端協(xié)同機制,，所以在對產(chǎn)品加工質(zhì)量價值的提升上貢獻度較低。以航天領(lǐng)域為例,，上海航天企業(yè)以產(chǎn)品加工過程中的問題為導(dǎo)向,，通過產(chǎn)學(xué)研用合作模式,，初步建立了云邊端協(xié)同的模式，并同步建立了邊緣應(yīng)用的行業(yè)導(dǎo)則,，目前正在持續(xù)的深化應(yīng)用中,。詳見附件一，基于航天領(lǐng)域的邊緣應(yīng)用架構(gòu)圖,。

（1）數(shù)據(jù)采存層：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)測試設(shè)備的組網(wǎng),、測試業(yè)務(wù)的在線采集、實時采集以及邊緣計算,，形成“邏輯統(tǒng)一,、物理分散”的分布式數(shù)據(jù)存儲管理能力。

（2）數(shù)據(jù)管理分析層：建立業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)到數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)通道,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)無縫連接。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)層：包括業(yè)務(wù)算法開發(fā),、機理模型賦能開發(fā),，建立數(shù)據(jù)與算力的結(jié)合，方便數(shù)據(jù)賦能,、數(shù)據(jù)產(chǎn)品開發(fā)等能力的形成,。

（4）數(shù)據(jù)應(yīng)用場景層：發(fā)布數(shù)據(jù)產(chǎn)品、完成數(shù)字化交付,，結(jié)合可視化技術(shù)形成場景級數(shù)據(jù)應(yīng)用,、變現(xiàn)數(shù)據(jù)價值。

（二）邊緣計算應(yīng)用數(shù)字工廠遇到的問題瓶頸

1. 投入產(chǎn)出見效慢,，模式復(fù)制推廣難

工業(yè)邊緣應(yīng)用更多的是解決工廠內(nèi)部的疑難雜癥,，從數(shù)據(jù)的采集、工業(yè)算法的選取,，到機理模型的建立是一個知識經(jīng)驗固化以及優(yōu)化的過程,，整個過程繁瑣而漫長，難以在短期內(nèi)見到效果,。同時又因為工業(yè)專業(yè)眾多,、業(yè)務(wù)場景復(fù)雜導(dǎo)致模式的可復(fù)制性不高，哪怕是同樣的加工專業(yè)也會由于加工對象不同,，影響加工質(zhì)量的特征也會不盡相同,，所以想要建立一個可以快速復(fù)制推廣模式難度較高。

2. 專業(yè)化,、數(shù)字化復(fù)合型人才缺口大,，商業(yè)模式不健全

邊緣應(yīng)用在推廣過程中，面臨著軟件服務(wù)商有算法沒數(shù)據(jù),、制造企業(yè)有數(shù)據(jù)沒算法的境況,。邊緣應(yīng)用要想快速復(fù)制,，需要培養(yǎng)大量專業(yè)化與數(shù)字化相結(jié)合的復(fù)合型人才，才能讓軟件服務(wù)商與企業(yè)制造方更好的在同一頻道上對話,，縮短探明機理的過程,。

三、推動邊緣應(yīng)用在數(shù)字化工廠建設(shè)的政策建議

（一）推動制造企業(yè)以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為抓手,，以用促建,，提升場景應(yīng)用價值為導(dǎo)向

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心是業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)型，業(yè)務(wù)模式面向場景驅(qū)動,，因此需要建立健全業(yè)務(wù)場景轉(zhuǎn)型的體系架構(gòu),，支撐企業(yè)產(chǎn)品化、專業(yè)化能力提升,。

（二）創(chuàng)新商業(yè)模式,，推動裝備制造商、軟件服務(wù)商以及企業(yè)制造方聯(lián)合創(chuàng)新

由于業(yè)務(wù)場景中工藝專業(yè)知識至關(guān)重要,，因此在數(shù)據(jù)采集方面需要裝備制造商和軟件服務(wù)商提前介入,，充分考慮到需要采集的特征參數(shù)，并在裝備出廠前完成傳感器布置以及數(shù)據(jù)接口預(yù)留,，從而避免在后續(xù)實際應(yīng)用中出現(xiàn)傳感器布置難,、特征數(shù)據(jù)采集難的等現(xiàn)象，給場景應(yīng)用帶來極大不便,。

（三）鼓勵有條件的企業(yè)開放場景和數(shù)據(jù),，打造實訓(xùn)中心

由于工業(yè)場景的復(fù)雜性，使得邊緣應(yīng)用推廣難度較大,。為解決這一問題,，需要建立面向不同行業(yè)的實訓(xùn)中心，讓不同行業(yè)內(nèi)邊緣應(yīng)用條件較好的企業(yè)開放數(shù)據(jù)和場景,，并形成完善的建設(shè)導(dǎo)則和標準,，這樣邊緣應(yīng)用的模式才能快速的復(fù)制和推廣。

（四）邊緣應(yīng)用是突破軟件國產(chǎn)化的重要手段

軟件本質(zhì)是數(shù)據(jù)和算法的耦合,。通過邊緣應(yīng)用,，讓制造業(yè)務(wù)場景的數(shù)據(jù)和算法見底。只有數(shù)據(jù)和算法見底了,，過程機理模型才能具備清晰的條件,。面向不同行業(yè)，將見底的數(shù)據(jù),、算法和模型進行耦合封裝,，就此形成具有行業(yè)特色的軟件，這樣國產(chǎn)軟件化的道路才會更加的堅實有力。