工業物聯網發展已有4~5年,這兩年來開始有製造業者導入相關架構,經過這波導入期後,現在市場進入調整階段,透過與實務面的接軌,工業物聯網的架構概念調整出與架構成型初期時的不同作法,其中邊緣運算就是近期的主要變化之一。
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過去的物聯網概念,是將所有終端設備的數據都送到後端的雲端平台集中運算,在規模不大的系統中,集中式運算的架構相對簡單,成本也較低,不過一但終端設備超過一定數量,就會出現問題。
首先是過多終端設備所傳回的數據量勢必龐大,對後端處理器的運算負載帶來沉重考驗,再來是地處遠端的設備,將產生高昂的傳輸費用,最後則是設備與後端系統較長的訊號傳輸時間,難以符合製造系統的即時性需求,對此,目前已有多家製造設備供應商推出邊緣運算產品,解決上述問題。
工業領域的邊緣運算產品的設計模式,是讓感測網路中的閘道器(Gateway)具有一定程度的運算功能,過去閘道器僅負責彙整各端點的訊息,再將之傳送到後端平台,具有運算能力的閘道器,在接收底層感測訊號時,會先行處理過再將訊號分流,需要由中央平台儲存分析者傳送到後端,高即時性或僅需簡單控制者,則在運算後發出指令,回傳到前端製造系統,由負責設備處理,對後端平台來說,邊緣運算讓中央處理器的運算資料量減少,且須運算的數據都已在前端閘道器先行處理過,而非原始數據(Raw Data),大幅減少了工作負載,對前端設備來說,也可以更即時處理製造現場所發生的狀況,無論系統前後端,都是更好的選擇。
邊緣運算模式讓製造系統中的運算單元平均配置,不再全部集中於後端,不過這種架構也有一定的門檻限制,首先是終端產品必須達到一定數量,系統效益才會產生,然而越多的終端設備,也就代表需要同等數量的邊緣運算產品,具有運算功能的閘道器價格勢必比陽春型更高,因此成本會是第2個問題,第3個問題則是多點的智慧閘道器,會讓整體系統架構更複雜,系統在導入時需要更多的時間與更豐富專業經驗一再調整,才能符合前端作業設備與後端運算平台的需求,而這也代表企業投入的資源勢必同等提升,對此企業可視本身的系統與資金狀況,若有邊緣運算需求,也可在部分設備先行嘗試導入,累積經驗後,再逐步延伸到其他環節,如此一來,初期的資金需求較少,也可有效控管風險。