EC-IoT，使能智慧制造数字化转型

EC-IoT，使能智慧制造数字化转型

主讲人：华为网络产品线、企业网关产品规划总监

何理想

一、制造业的数字化转型

当今，在数字化转型的过程中，我们可以看到有三波数字化转型的浪潮。第一波其实就是信息业的转型，通常我们指的就是一些互联网公司。这一波从2000年初起到2015年差不多就结束了。这一波信息化转型的浪潮诞生在信息化已经基本上完成的阶段。第二波则是服务业的数字化转型，比如现在我们讲的互联网金融，其实就是数字化转型的一个产物。第三波，实际上也是当前最凶猛的一波，也是我们认为价值最大的一个行业，这就是制造业的数字化转型。

制造业的数字化转型是被什么推动的呢？

我们可以从一些咨询报告中看到，传统的产业升级能够带来生产效率以及产品质量的显著提升。另外，整个制造业在我们社会的宏观经济中占比非常大。目前很多国家的政策对制造业都有一个非常大的支撑，像中国制造2025 、美国的先进制造、德国的工业4.0，都已经把制造业上升到了国家的战略层面。而这一波制造业的数字化转型的过程，其最大的一个变化，就是说我们通过引入物联网的技术，引入人工智能的技术，引入大数据的分析来去真正实现高质高效的产业升级。除此之外，制造业的数字化转型的背后也有其自身的驱动力。传统的制造业的利润率下降得非常快。很多制造业如果单纯从制造的利润率来看的话，大多数可能都已经降到10%这种量级了。因此，传统制造业本身也需要通过数字化转型来得到更多的利润。

二、传统装备厂商的转变

制造业数字化转型的第一个方向就是在制造业这块。一些厂商通过物联网的技术，通过将一些装备进行联网，把传统的装备变成一个智能的装备。传统的装备厂商正在变成一个解决方案的提供商，甚至说是一个装备的运营商。而这里边有一个例子：比如沈阳机床，它的i5已经可以做到联网了，还可以做到云化的服务，支持远程的管理。它可以把机床变成一个服务化的机床来提供给用户去使用。沈阳机床之所以能够达成这样一个目标，其中很大一个原因在于连接的使用，还有一个原因就是在机床和装备这一块做到了联网的分析，以及预测性的维护，包括一些像钻头备件的管理。而这里边最关键的一点就是必须要能够去联网监测，这样才能够通过远程操控了解到装备的运行状态。这样的话，它才可以去计费，才可以去管理，才能做到装备的运营。而在这之中一个很关键的部分就是：我们一定要实时对机床去做分析，通过分析才能知道机床的工况，这样才知道钻头要不要换了，而这就叫预测性的维护。

如果我们不做任何分析提前就更换了钻头，本来一些钻头还能使用的，提前更换了就是一种浪费，增加了成本。但是，如果说等到钻头真正坏了，再去把钻头更换，就可能会产生很多的次品，加工出很多不符合要求的产品。对于企业来说，这同样是一种浪费。而一旦这些地方通过联网，通过现场的智能分析，就能够快速地发现机床的故障，能够预测它什么时候出现故障，因此我们可以恰到好处地提前做好更换，真正地降低机床出故障的时间。给客户，给机床厂商都会带来非常显著的价值提升。

另外一个方向就是：在装备智能化之后，工厂也要做到智能化的改造。比如一些工厂，能按需做到柔性的制造。传统的制造都是大批量的制造，而现在我们希望工厂能够做到这种按需制造。比如说我需要定制一款手机，在手机上刻上我的名字，这就是个性化的制造的过程。而现在很多的制造业基本上都已经逐渐在向这方面转型发展，从用户的需求出发，才可以真正地按照用户的要求去定制，才能做出令用户真正感到满意的产品。制造业数字化发展的一个终极的目标，就是需要从大规模的批量生产的这种流水线，转变为能按照客户需求，按需生产个性化产品的流水线。 

三、华为的智慧制造解决方案

在华为智慧制造这一块，我们可以看到华为一直在提个词：“边缘计算”。它最核心的一部分就是边缘计算平台，其中又包含了以下这几大部分：1、边缘计算的网关，2、网关之上对应的控制器管理系统。

3.1边缘计算网关能带来什么？

边缘计算的网关首先要解决生产现场的联网问题，包括生产的PLC设备、机器人、甚至是一些传感器。对于一些烟厂，它们需要采集烟厂的湿度信息。而对于一些酒厂，它们需要一些感应装置将酒精浓度、二氧化碳浓度以及温湿度的数据的采集出来。但是实际上，这些大量的被采集的数据都没有被有效利用起来。但是通过华为智慧制造的方案，就可以利用一个边缘计算的网关，把现场的各种传感器的数据采集下来，并且能够做实时的分析。这些数据被采集上来之后，一定要能够有一个快速并及时地响应以及分析，这样才能真正发挥数据的价值，否则，这些生产过程中产生的数据都是浪费的。举一个例子，比如说像传统的生产制造洗衣机、空调的过程中，都是等到产品生产出来之后，才开始做人工的质检，或者是抽检。但是这批货物究竟有没有问题，很多时候靠抽检是检查不出来的。但是如果在这个过程中引入边缘计算，引入实时的分析，我们就可以知道生产的电机旋转有没有异常，装配是不是合适。这样话我们就能够实时的监测到每一台出厂的产品的质量。这样就能大大提升产品的良品率。很多时候一旦这些非正常的产品流入到市场上去，流到最终用户家里面去，会导致用户返场的成本非常高。

3.2企业为什么要做边缘计算

如果传统制造厂商不去做边缘计算，那么它在生产过程中产生的大量的数据实际上是没有得到有效的积累的。虽然他们有很多数据，虽然知道某个设备是坏的，或者说知道这个设备是异常的，但为什么异常呢？是这批次货物有问题，还是说装配的问题，还是说什么其它未曾分析到的原因？如果不靠边缘计算，传统制造的厂商是很难弄清楚这些问题的。但是一旦通过边缘计算把这些现场的数据采集上来之后进行分析并在云端把这些数据存储下来，我们就能真正地把这些制造过程在数字化的世界里记录下来，然后我们就可以通过分析去做改进。这样话的话，一方面我们可以去真正地提升产品的良品率，另一方面我们也可以提高生产效率。

比如说像一些利用边缘计算所做的机床的切削加工。传统的机床在加工的过程中，因为钻头的磨损生产出的产品总会有一定的偏差。因此它理论的模型总会和实际生产加工出来的模型有一些偏差。但是这样的偏差并不是一蹴而就的，它是一个逐步量化的过程。在这个过程的话，如果说我们能通过边缘计算的大数据的分析，我们就能够很快地发现这么一个过程，从而提前做好准备。在这个过程中，我们会发现如果我们能够真正地把这些数据利用起来，并能够进行有效的分析，我们生产的产品的良品率在原基础上一定能有一个大幅度的提升，生产效率也能得到提升。利用边缘计算，不需要等到产品生产出来之后再去做检测，通过边缘计算可以得到一个实时的反馈，得到尽快的闭环，这就是边缘计算分析的一个价值。而实际的生产过程中也有不同的生产制造的场景，比如汽车制造、香烟的制造、家电的制造以及消费电子制造等场景。对于不同的生产制造的场景，它所对应的所需采集的数据以及所需连接的装备是不一样的。而我们华为也提供了系列化的边缘计算的网关，来去满足不同的行业场景。 

四、基于云化的智能装备物联网解决方案

华为云边缘计算的总体框架中包含了华为的云化的智能装备的解决方案。通过这样的智能装备的解决方案，才能够支撑我们行业，支持我们装备厂商的数字化的转型。

而华为基于云化的智能装备解决方案，可以体现在如下几个层面：

第一，现场的层面，比如说现场的机器人、机床。而机器人和机床也可以有两类的模型，第1类模型就是直接把华为的一些边缘计算的网关，或者说一些通讯模块直接集成到机器人或者是机床里面去。这样就可以使得机器人、机床在出厂之后，就是一个智能的可联网的机器人、机床。第2类模型是针对于一些传统的已经在运行的机床，这时候，我可以通过加装的方式也可以使得机床连上网。只有这些装备都连上网了，我们才能有机会去做分析，才能够真正挖掘出这些数据的价值。

第二，华为云的中间的那一层边缘计算网关是支持VM、支持容器的。通过容器的引入，通过虚拟机的引入，可以做到边缘计算的开放。对于不同的机器人，它可以用不同的应用软件去做协议的解析。同时，我们通过把接口能力开放出来，使得不管是工业以太接口，还是工业无线的接口，甚至是一些传统的485接口，都可以进入到网络中来。

第三，在边缘计算的网关上，华为云集成了一些数据分析的能力、集成了数据库，能够实时做数据的分析和缓存，并把数据进行一个过滤。在中间这一层则是云化的控制器，为什么要有这一层呢？因为很多企业它不愿意采用公有云部署，那么他可以采用私有云部署，也可以在本地进行部署。采用这种模式带来好处就是：我们可以管理巨大规模的设备。包括终端的管理，我们都可以在控制器上去做。然后再上一层，在云化这一层我们可以提供一些开放的接口，支持一些第三方的应用的集成并提供相应的行业的软件。然后，我们就可以做预测性的维护，做钻头的管理、做资产的跟踪以及资产性能管理等。

五、华为云智能装备物联网解决方案的优势

第一点，在连接层面，生产上所使用的各种各样的接口非常多。不同的装备它需要不同的接口，这对我们来说是一个比较大的挑战，而华为云的边缘计算网关就有非常灵活、开放的能力，能适应各种各样的接口。

第二点，有的装备联网之后，很多企业第一时间担心的是设备的安全。如果联网之后的安全问题得不到解决，很可能导致联网的机床被人家远程攻击了，这样的情况就得不偿失了。在联网提升效率的同时，也很容易把设备暴露在网络中，这就会带来很多不安全的因素。那么企业该注意些什么来保证设备的安全呢？当我们考虑从新设备上进行启动的时候，我们要有可信任的启动，包括芯片的安全也要确认。在网络上传输数据的时候，我们要做到加密。同时，设备的访问也要做到健全。然后在设备上我们需要部署一些工业的防火墙，我们可以定义协议的白名单，只允许白名单里面的协议通过。这样话我们就能够进一步强化整个设备联网之后的安全性。而这样的安全保障，华为云毫无疑问能提供给用户。

第三点，无论是在边缘计算、网关还是控制器，我们都可以提供对应的开放的接口。然后我们会把接口管理，包括网络的托管状态，包括数据库的应用都可以开放出来，这样话就可以使第三方的应用快速的开发集成。

第四点，在使用华为云的云化方案的时候，只要网络能连通，我们就可以做到远程的集中部署，减少在现场的配置，现场的操作也会进一步简化，更能够真正降低它的维护的成本。我们可以通过这样一个集中式的方案，使得设备部署在之后能即插即用。同时能够减少我们在现场进行联网的情况，降低成本。

六、华为云的敏捷物联，边缘计算，云化架构

华为云的敏捷物联分为如下以下几个层面：

6.1传感器网络层面

在传感器的层面，我们有非常广泛的适应性，然后在网络层面会有边缘计算的一个网关平台的控制器，可以做到海量的终端的管理，包括应用，包括网络，包括计算资源。因为我们在网关上还有相应的计算资源去做数据分析，因此我们还可以提供一些IOT的数据的订阅和发放的服务。那么在应用层面，就会有大量的行业的应用接入到这个开放的生态中来，我们也可以和很多业界合作伙伴研发一些相应的端到端的解决方案出来。

6.2生产环境层面

在生产环境的层面。因为制造的产品不同，其生产环境也有较大的差异。对于消费电子制造企业来说，它的生产环境相对而言是比较可控的。生产环境的温度和湿度都比较容易控制，甚至还能做到无尘的车间。但是对于有些企业，比如说生产陶瓷的、生产水泥的厂商，它的现场的生产环境可能就非常的复杂，别说是粉尘，连有害气体都可能有。这样复杂的生产环境对于工业制造业的数字化转型是非常大的挑战，大量的传统的设备都要能兼容进来，不同的生产环境都要能够得到满足。这对于整个方案的提供商，尤其是对现场的边缘计算的网关来说，都是一个非常巨大的挑战。而华为在这方面有着非常丰富的工程能力、设计经验，华为云的方案支持大量的工业接口，可以满足不同的行业的场景的应用。同时我们也会跟一些业界的合作伙伴包括和华为自己去做一些适配这个行业的一些接口协议来满足这个行业的要求。

6.3边缘计算层面

边缘计算的一个好处就是可以做到实时可靠的分析。边缘计算还有一个非常大的价值就在于它能在本地做一个聚合。比如说我们有一个PLC的设备要做数据的采集，如果说我们没有做边缘计算，虽然我们能把一些PLC的数据传回到网络上去，但是这个数据量会非常大，每天可能会有几个G的这种流量。但是，一旦我们通过边缘计算进行处理，我们可以实时的在本地做分析，第一步我们可以做分析过滤，那么我们就可以把大量无用的数据过滤掉了，这样就不用把无用的数据传输到云端去。对于已经存储下来的数据，我们可以做数据的压缩，这样话也可以显著地降低回传的数据量。另外，我们还有一些加密的通道，能保证数据的安全处理，这样话可以来保障数据的传输的安全，能够防止数据被攻击或者是被窃取。

七、华为云边缘计算的方案、生态、核心以及应用

7.1华为云的边缘计算方案

在边缘计算的整个方案里边，上述所说的控制器主要可以解决我们业务的发放，还能够做到即插即用。只要我们在现场的设备能连上网，那么所有的配置数据都可以从云端下发下来，这样话不仅能做到设备的管理，还可以做到连接的管理。而连接管理会包括几个方面。1、下行的连接，比如所有的机器人跟PLC设备的连接状态,我们都可以知道。 2、VPN的连接，我们和云端的连接可以用多条通道，既可以用有线的通道，也可以采用一些无线的通道。比如说现在的3G、LTE、未来的NB-IOT甚至更未来的5G，我们都可以做到加密的处理，都可以用这个控制器去做连接的部署，包括现场和回传的网络的部署。同时如果说我们要做数据分析的话，我们需要在边缘计算的网关上去运行一个实例。不同的厂商生产的东西不同，他们做数据的解析、数据的处理的协议软件也不同，他们配套的数据解析库也不同。而我们可以在边缘计算的网关上去装一个虚拟机，或者说用容器把厂商的私有的协议部署在里面，这样就能够做到统一的管理。同样的，我们也可以在这上面部署一些进行分析的应用，比如说大数据分析的应用，或者说一些数据挖掘、机器学习的应用都可以部署到边缘计算的网关上去。包括用于数据加密的软件和数据过滤的软件也都可以在这上面部署。

7.2华为云边缘计算的生态

华为的整个边缘计算是一个非常开放的生态，华为也和很多家业界非常有名的公司，包括英特尔，包括ARM等共同创建了一个边缘计算联盟。目前，边缘计算联盟包含有100多家成员单位，一些国内比较有名的集成商也都在在里面，像浙大中控也都是边缘计算联盟的成员，最近ABB也加入了边缘计算联盟。而在这之中，我们的很多合作伙伴都是业界顶级的合作伙伴，能够提供相应的解决方案。

之所以能形成这样一个局面，很大一个原因在于，华为的边缘计算平台是一个非常开放的平台。我们非常欢迎业界的这些伙伴跟我们一起去共同打造一个完整的行业生态。华为不可能说所有的行业都能做得很精，但是我们能提供一个通用的边缘计算的平台。每一个行业都有这个行业的明白人，专业的厂商去做专业的事情。但是，各个厂商都可以真正依托华为云的边缘计算平台，去做出面向行业的有竞争力的产品或者是解决方案。

7.3华为云边缘计算的核心

华为云边缘计算的解决方案主要有几个核心的部件，包括网关，包括控制器。而网关层面华为云也有非常多的系列化的网关能够满足不同的行业场景。比如，在电梯这一块，我们有一些典型的案例，华为云跟业界的Top厂商，比如迅达和通力在这方面开展了非常多的合作。通过我们的边缘计算解决方案，让电梯把能够连上网络，能够做电梯的预测性维护。这样话可以既可以确保电梯的安全，也能够满足安检的要求，同时也能够真正降低维护保养的成本。然后通过采集大量的电梯的数据，能够知道哪些异常容易发生，从而对电梯的设计和生产过程也能够提供一些改进。另外一个案例就是关于农机方面的。我们在农机上装上边缘计算的网关，边缘计算网关采集农机上面的大量的传感器数据。然后将这些数据进行边缘计算，做实时的分析和处理。将数据过滤之后，再把有用的数据传送到云端，从而做到实时的监测监控。

7.3华为云边缘计算的行业应用

边缘计算在一些行业的应用非常广泛，在电力行业，利用边缘计算能实现配电用电的智能化。在农业方面，比如上述所举的农机，我们通过边缘计算网关就可以去做大量的数据分析，并能够去预测，去监测这些设备的工况，能够实时知道设备的运行状态。这就能够降低设备出故障的情况，降低非计划停机时间，使农机最大限度地发挥它的价值。

边缘计算在智慧照明上的一个应用：我们能通过边缘计算的方案，把路灯以及路灯周边配套的传感器的数据采集上来，然后通过边缘计算的分析能够降低照明的能耗，也能够提供一些可预测性的维护，能知道路灯是不是出故障了。同时，也可以通过路灯的寿命周期管理来去降低维护成本。

八、总结

8.1华为云欢迎你的加入

在边缘计算这一块的话，华为云已经有非常多的行业的应用经验，也有非常多的合作伙伴，非常欢迎大家能够加入华为云的边缘计算，加入到边缘计算联盟中来。同时，华为云也希望能够真正促进行业的数字化转型，希望和大家一起携手共建美好的数字化转型的未来。

8.2本文内容总结

本文以制造业的数据化转型为背景，讲述了什么是制造业的数字化转型，为什么要做数字化转型，以及怎么去做数字化转型。接着本文介绍了华为云的智慧制造的解决方案，讲述了华为云如何去做智慧制造，华为云在智慧制造这一块又有什么优势，企业的数字化转型为什么要选择华为云？智慧制造的核心是边缘计算。因此本文除了介绍了边缘计算的概念以外还介绍了华为云的边缘计算的方案以及核心，阐述了如何通过边缘计算使能企业的数字化转型，又通过一些边缘计算在行业中应用的例子来阐述边缘计算带来的巨大的作用。

视频链接：https://bbs.huaweicloud.com/videos/cfd47f0b9f5b11e7b8317ca23e93a891