賈鍇

（上海市樹實科技（上海）有限公司，上海 200023）

在智能化技術、網絡化技術以及現(xiàn)代科學技術共同發(fā)展的背景下，世界各國紛紛開啟了工業(yè)改革計劃，其中美國的工業(yè)互聯(lián)網技術以及德國的工業(yè)4.0 計劃，都是為智能化生產的到來做好的相應規(guī)劃。隨著工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展，在工業(yè)生產以及生產鏈智能化終端設備逐漸增加的背景下，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)云計算技術模式已經不能夠滿足整個工業(yè)鏈條互聯(lián)網的需求，出現(xiàn)了行動力下降的問題。

一、工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能技術的研究目的

當今社會互聯(lián)網技術發(fā)展非常迅捷，工業(yè)互聯(lián)網技術發(fā)展是互聯(lián)網技術應用非常重要的環(huán)節(jié)。在互聯(lián)網、智能技術以及智能工業(yè)設備相互融合應用背景下，工業(yè)互聯(lián)網逐漸形成通過工業(yè)生產現(xiàn)場模塊、網絡模塊以及具體操作模塊的互聯(lián)網網絡連接，實現(xiàn)了對整個工業(yè)生產的串聯(lián)。在傳統(tǒng)的工業(yè)模塊當中，邊緣層是基礎層級，主要起到接入現(xiàn)場設備、協(xié)調管理現(xiàn)場設備的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產逐漸精細化，工業(yè)互聯(lián)網的智能化設備也逐漸增加，傳統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網負載加重，其寬帶的消耗和壓力也逐漸增加，產生延時技術問題，影響了工業(yè)生產效率。在此背景下，相關專家提出了利用邊緣智能計算實現(xiàn)網絡發(fā)展中的應用管控，完成對工業(yè)生產的優(yōu)化。

邊緣智能是邊緣計算在智能技術領域中的核心應用，在其進行應用分析過程中，邊緣智能建立了具備機器學習、高級網絡功能的智能化網絡，其本身也可以實現(xiàn)對網絡邊緣節(jié)點的優(yōu)化處理。在網絡的綜合應用過程中，邊緣智能完成云端路徑上的計算和資源儲存，實現(xiàn)對網絡數(shù)據處理能力的優(yōu)化。另外，工業(yè)生產業(yè)務數(shù)據海量且異構，需要實時管理多種數(shù)據流，也是邊緣計算的多項功能之一，從而提升工業(yè)互聯(lián)網技術的應用效果。

二、邊緣智能技術的應用現(xiàn)狀分析

（一）邊緣智能技術應用分析

1.協(xié)同計算技術。協(xié)同計算技術是邊緣智能技術應用的重要技術，在其技術的綜合應用過程中，主要完成云計算中心、邊緣節(jié)點、網關設計、邊緣設備應用、控制器裝置設計應用等多方面內容。

A 在協(xié)同計算中，云計算中心賬戶要完成邊緣設備的數(shù)據上傳工作。

B 在云導向技術的應用過程中，邊緣設備的管控非常重要。邊緣設備除了承擔模型推理和數(shù)據收集任務，還承擔在本地或近鄰設備上訓練和更新模型的任務。

C 在實際的協(xié)同技術應用過程中，還包括對自主學習通信技術進行研究，完成對服務質量、通信開銷的設計因素分析，提升邊緣設計應用效果，確保通訊服務模塊應用更加合理，最大程度提升智能網絡的應用效果。

2.資源隔離技術也是邊緣計算中非常重要的技術內容。網絡技術發(fā)展至今，完成資源隔離和保護是網絡建設十分關鍵的技術。資源隔離主要是針對當前網絡資源進行計算、儲存等進行技術分析。在實際的工業(yè)互聯(lián)網應用過程中，整個網絡內部的資源非常豐富，需要應用資源隔離技術進行核心優(yōu)化。虛擬機技術具有大容量和安全性的特點，但是，虛擬機技術也有其本身的不足，主要弊端就是其運行速度相對比較慢。在未來的工業(yè)生產中，每天會產生大量的生產監(jiān)控數(shù)據，由于檢測、控制、執(zhí)行操作要求的時延一般小于10 ms。而在虛擬機技術運行過程中，啟動速度相對比較慢，一般需要在幾分鐘之內才可以完成啟動工作，一定程度上影響到啟動管理效果，也直接影響到了工業(yè)網絡運行效率。邊緣智能技術在應用于工業(yè)互聯(lián)網過程中，針對此問題進行了改進，其在虛擬化技術基礎之上研究了容器（Docker）技術，主要針對啟動開銷環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化改進。在容器（Docker）應用中，能夠支持應用程序在基于操作系統(tǒng)的虛擬化隔離環(huán)境中運行，極大減少了啟動運行時間，實現(xiàn)了應用效率升級，而且在其核心應用中，通過分層鏡像，打包和分發(fā)應用只需毫秒級時延。目前看，在未來邊緣智能網絡技術的應用和發(fā)展過程中，容器（Docker）將成為虛擬化技術的首選應用。

3.工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能網絡結構應用分析。在工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能技術的應用過程中，還可以完成對其網絡邊緣結構的綜合應用分析，提升互聯(lián)網技術的應用效果。當前工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能網絡結構的綜合應用包括以下幾點內容：

A 在邊緣智能網絡中，其應用層的網絡結構主要包括可視化分析、供應鏈管理技術、預測性維護技術以及遠程升級技術應用。通過邊緣智能技術分析，可以實現(xiàn)對網絡技術的綜合優(yōu)化控制，提升網絡的應用效果。

B 在邊緣智能網絡中，還包括系統(tǒng)平臺層設計應用。在其設計應用過程中，完成了應用開發(fā)平臺設計、工業(yè)服務組件庫設計以及通用PaSS平臺設計等多方面的設計內容，通過提升邊緣智能網絡的設計管控，提升設計效果。

C 在邊緣層設計應用過程中，可以完成對協(xié)議解析設計、數(shù)據預處理控制設計、設備接入設計、資源編排設計以及規(guī)則分析等多項模塊的設計應用。另外，在邊緣層進行設計應用過程中，其主要完成協(xié)同計算核心技術應用、資源隔離技術應用、數(shù)據加密技術應用以及5G 和智能化技術的應用，確保其技術的應用更加合理，也能夠最大程度上提升整個邊緣智能網絡的應用質量[1]。

D 在整個工業(yè)邊緣智能互聯(lián)網技術的應用過程中，還包括對現(xiàn)場層的設計應用分析，主要包括各項工業(yè)設備的聯(lián)合應用，在現(xiàn)場層進行傳感網絡設計優(yōu)化，完成對傳感器、機械臂、設備儀表以及能源模塊的技術應用控制，提升工業(yè)生產效果。

另外，邊緣智能技術還可以實現(xiàn)對網絡安全的應用管控，完成隱私數(shù)據加密、公鑰加密以及網絡加密應用，最大程度提升網絡技術應用的安全管控。在傳統(tǒng)的工業(yè)網絡使用過程中，一旦出現(xiàn)數(shù)據泄露問題將會直接影響到工業(yè)生產安全。邊緣智能網絡應用采用Rivest的同態(tài)加密算法，在其加密應用過程中，可以實現(xiàn)數(shù)據傳輸、數(shù)據處理以及數(shù)據儲存階段的數(shù)據應用保護，進一步提升了邊緣智能網絡的數(shù)據加密效果，對于現(xiàn)代化工業(yè)安全生產發(fā)展有非常重要的意義。

（二）工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能的具體應用

工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能網絡實現(xiàn)了對傳統(tǒng)工業(yè)網絡的升級，在邊緣智能網絡應用過程中，實現(xiàn)了高精度工業(yè)互聯(lián)網的優(yōu)化發(fā)展，提升了互聯(lián)網技術的應用效果。在工業(yè)生產過程中，采用邊緣網關負責設備聯(lián)通和數(shù)據預處理業(yè)務，在本地對實時數(shù)據進行預分析，只將與結果相關的少量高價值數(shù)據上傳到云端，完成對設備運行的智能化管控，提升工業(yè)互聯(lián)網數(shù)據的綜合應用效果。

首先，在邊緣智能網絡的應用過程中，能夠完成對生產設備預測性的維護。在整個工業(yè)生產鏈條當中，流水線以及相關技術設備的應用是關鍵環(huán)節(jié)。工業(yè)生產中，設備具有一定使用壽命，并且設備本身也存在故障問題，而智能網絡工業(yè)生產鏈條聯(lián)系更加緊密，一個設備發(fā)生故障問題，將會影響到整個生產鏈條的運行。通過邊緣智能網絡的數(shù)據分析，實現(xiàn)對生產設備故障預測，提前做好設備維護工作，能夠極大程度地減少設備故障造成的損失。

其次，傳統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網技術應用，其管控的設備相對比較多，數(shù)據傳輸過程中產生時延，影響到設備的使用效果。相關技術研究表明，邊緣智能計算能使偏差檢測、二次規(guī)劃、姿態(tài)調整等步驟的時間延遲滿足工業(yè)制造需求（<10 ms）。

再次，引入邊緣智能技術對機械臂生產應用過程進行計算分析，可以提高高精度機械臂工業(yè)生產效率。工業(yè)機械臂是一種現(xiàn)代化的工業(yè)設備，具有自動生產、智能操控等特點。利用邊緣計算技術本身良好的數(shù)據計算功能，通過對數(shù)據綜合計算優(yōu)化更好地完成對機械臂運行誤差的實際控制，從而實現(xiàn)對高精度機械臂的生產管控。

三、邊緣智能技術的發(fā)展前景

當前工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能正處在發(fā)展與挑戰(zhàn)的并存的機遇期，從當前對工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能技術研究分析來看，其一，邊緣智能網絡正朝著更多的業(yè)務方向發(fā)展，不僅局限于工業(yè)生產控制領域，在整個工業(yè)業(yè)務承接，工業(yè)業(yè)務創(chuàng)新領域中也在應用邊緣智能技術[3]。其二，邊緣智能網絡本身也存在一定的不足，如，工業(yè)互聯(lián)網邊緣智能網絡當中存在海量異構數(shù)據、其業(yè)務的需求包括非常多的種類，需要管控多項設計應用模式，還存在相應不足的問題，影響對網絡數(shù)據的處理效果，所以利用邊緣智能技術提升互聯(lián)網綜合管控能力和數(shù)據應用效果還有很大的發(fā)展空間。其三，在邊緣智能網絡應用背景下，“產學研用”聯(lián)盟作用開始凸顯?，F(xiàn)代工業(yè)生產過程中，智能化產業(yè)鏈模式已經開始逐漸形成，而邊緣智能也從單一的生產鏈條向更多的整個工業(yè)生產產業(yè)鏈發(fā)展。工業(yè)生產中智能化設備逐漸增加，數(shù)據傳輸、業(yè)務建模、協(xié)議轉換、安全防護等多個層面形成了高質量的標準趨勢?！爱a學研用”聯(lián)盟的發(fā)展，有利于邊緣智能技術無限開發(fā)，加速實現(xiàn)邊緣智能在整個工業(yè)產業(yè)鏈條中的應用，促進智能化產業(yè)的加速到來。

結束語

本文筆者針對工業(yè)互聯(lián)網智能制造邊緣技術的應用進行分析研究，文章中簡要從邊緣智能技術發(fā)展現(xiàn)狀以及技術發(fā)展趨勢的角度總結邊緣智能技術在工業(yè)互聯(lián)網的應用情況和邊緣智能技術在工業(yè)互聯(lián)網的應用途徑。