赛特斯SDN/NFV实现边缘计算灵活调度 助力工厂由数字走向智能

移动通信的高速发展促进了各种新型业务的不断涌现，为了有效满⾜移动互联网、物联网⾼速发展所需的⾼带宽、低时延的要求并减轻网络负荷，欧洲电信标准化协会ETSI于2014年提出了MEC(Multi-access Edge Computing，多址边缘计算)的定义。基于5G演进架构，同时作为5G的关键技术，MEC将通信网与互联网业务深度融合，帮助运营商由传统管道服务商向互联网运营服务商转变。

MEC作为运营商新的增值服务运营模式，将传统外部应⽤拉⼊移动网络内部，使得内容和服务更贴近⽤户，并结合5G高带宽、低时延、大连接的特性，从改善⽤户体验、开发网络边缘价值切入，在⽆线网络侧增加计算、存储、处理等功能，构建开放边缘计算应用服务平台。未来产业规划将迎来新的变⾰，商业模式也将被重新定义。

MEC定义了接入网实现云服务能力，但是缺少工业协议接入和控制属性，因此需要将边缘计算继续下沉至设备侧，也就是现场级边缘计算。通过更靠近边缘的数据分析处理能力，可以帮助工厂更好地实现物与物之间的传感、交互和控制，因此依赖边缘计算可以实现工厂的智能网络重构、低时延工业控制、边缘工业应用承载（如图1所示）。

图1 现场级边缘计算

边缘计算是一种融合技术，它包括数据的感知(传感技术)、数据的采集(总线连接)以及数据的传输、存储与管理，并在其基础上进行分析(数据处理)，并且由此实现控制，而控制更多的是在策略、优化、规则执行后的回馈型控制。最终完成有效的资产性能管理，降低资源消耗，实现有效的生命周期管理，降低服务成本，减少非计划停机。

边缘计算节点完成计算与网络的融合

工厂主要有两类任务，一类是数据采集，另一类是数据管理。为了实现工厂的数据采集和设备管理并实现边缘计算的任务，赛特斯提供了EdgeMatrix和EdgeHub解决方案，同时无缝集成基于SDN的网络管理服务FlexEdge，帮助工厂设备联网和跨厂区互联。赛特斯解决方案在边缘节点处可以提供丰富的计算、网络和存储服务，具体如下。

数据采集：借助EdgeMatrix可以采集各种现场数据，并支持数据的清洗、过滤，同时能够根据策略实现本地自治。

通过各种总线模块实现对具有总线接口的设备的数据采集，赛特斯的开放互联支持BACnet、Modbus、CAN等传统现场总线以及基于以太网的如POWERLINK、Profinet、Ethernet/IP等。

在边缘以微服务形式提供边缘智能数据分析处理服务，包括轻量化AI、大数据预处理、工业AOI等。

边缘计算节点集成FlexEdge网络管理模块，结合SDN控制，实现网络的流量优化管理、数据转发、远程管理等功能，并能够建立IPsec隧道，用于厂区分支互联和数据加密传输。

边缘计算在智能工厂中的价值

边缘计算应用于工业是两化融合的产物，是工业互联网实现的必要环节，数字化的应用最终会为制造业提供改革的机会，会在工业4.0时代对生产制造带来效率提升：降低30%~50%机器的整体宕机时间；通过知识自动化来提升技术专业45%~55%的生产效率；降低20%~50%的库存成本；降低10%~20%的质量成本；提高预测精度到85%；缩短20%~50%的面市时间；降低10%~40%的维护成本；实现生产效率的提升。

因此，赛特斯依托自身在云计算、大数据分析、人工智能分析等领域的丰富积累，不断加强自有产品和技术融合，基于赛云打造边缘云，适应运营商通信架构演进，利用SDN、NFV实现边缘计算节点的灵活管理和调度，利用人工智能和大数据打造智能边缘赋能。

瓶装水厂边缘计算实践

瓶装水厂产能和品质是工厂赖以生存的两大关键要素，传统瓶装水生产流程包含水处理车间和水灌装生产线。某瓶装水厂生产线每小时灌装能力最高达8000~10000瓶每小时。未来，工厂计划加大生产线投入，即将引进产能为每小时3.6万瓶灌装能力的大型生产线。

水处理车间目前主要工序是利用现有设备进行水处理，水处理设备阀门需要人工进行开关控制，设备面板需要人工驻守车间监控。

灌装生产线，从瓶胚入料、吹瓶、清洗、灌装加盖、漂浮物识别，到加标签、人工二次排查包装和水质，最后装箱几项主要流程。每项流程均需要有人驻守产线进行生产过程的运维保障，以及产品生产环节的工序保障。

从工厂生产现状可以看出，自动化产线已经具备，但在生产过程中的工序，以及设备生产情况的监控、控制，均需要在设备或产线前由人工亲自完成。人工的干预导致自动化产线流程的自动化效率大大降低。原先的每小时1万瓶的灌装产能，往往因为工序中需要人工干预，使得流水线被迫短暂的停滞。

赛特斯在深入了解客户现状后，发现工厂的痛点在于缺乏实时有效的信息化、自动化结合的手段去监控、保障生产过程的有序、高效运行，因此提出解决之道---矿泉水杂质实时视觉检测与分离；水处理设备监控数据面板实时反馈移动端，用于远程监控；水处理设备开关，移动端远程操作。

通过分析，可以采用边缘计算完成瓶装水产线的杂质自动识别、模型来源与云端训练，在边缘实现推理同时对接PLC实现远程开关。方案架构（如图2所示）及简要说明如下。

1. 瓶装水通过流水线方式送入边缘视觉检测系统。

2. 区域内采用高清工业相机完成视频采集。相机与边缘网关采用千兆网卡对接，以二进制字节流传递给边缘节点缺陷检测算法程序进行识别，检测分析。

3．边缘网关接收云端训练模型，在边缘完成推理识别，识别后将指令传递给机械臂，将当前NG产品剔除。

4．将有杂质的照片暂存本地网关，并通过4G/5G网络传递至边缘云。

5．边缘云通过本地分流传输至工厂数据中心，形成端到端的数据闭环。

图2 瓶装水厂边缘计算方案架构

经过工厂的检验，赛特斯边缘计算整体解决方案通过视觉分析杂质，取代人工，分析准确率达到99%，灌装产线产能提高60%以上。水处理设备可在无人化车间中进行生产。操作人员可以在办公室，甚至异地通过手机APP实时查看水处理设备数据，并进行远程开关操作，大大提升了生产效能，让智能工厂的梦想照进现实。（作者为 赛特斯边缘计算研发部副总监 ）

来源：《通信世界》杂志2019年4月25日刊