边缘计算产业观察.docx

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1、边缘计算产业观察边缘智能让视觉无处不在一一2022智能边缘视觉高峰论坛成功举办ECC发布边缘学习：隐私计算白皮书2022边缘计算十大解决方案遴选活动启动，诚邀参与ECC联合IMT-2020 (5G) C-V2X工作组共同发布城市场景车路协同网络需求研究高速公路车路协同网络需求研究ECC联合CMVU、IVIA共同发布边缘计算视觉基础设施白皮书推进边缘计算标准体系构建与示范应用，边缘计算产业开展与技术标准推进委员会(TC617)成立工信部对面向边缘计算的5G核心网增强技术要求等490项行业标准和29项推荐性国家标准计划项H公开征集意见工业互联网专项工作组2022年工作计戈IJ印发，支持工业企业综合

2、运用边缘计算等技术KubeEdge发布首篇云原生边缘计算威胁模型及平安防护分析报告流程行业边缘计算解决方案白皮书发布IDC：预计2020-2025年中国边缘计算服务器年复合增长率将达22. 2%2022技术趋势：72%的IT领导者已在使用边缘计算，增长蓄势待发中国信通院牵头编制的3项边缘计算行业标准发布，构建可信边缘”算生态“算力网络泛在算力调度”工程成功在Akrain。开源社区立项西门子发布工业边缘商城，携手生态伙伴助力企业数字化转型凌华科技发布AES-100边缘智能服务器联想发布全新边缘服务器SE550 V2云计算向“去中心化”演进，边缘云服务商PPIO完成2. 5亿A轮融资中科创达发布基

3、于欧拉系统的边缘计算应用场景商用发行版视美泰边缘计算解决方案正式入驻华为云云市场浪潮升级“云行边缘云”系列产品绿盟科技发布边缘计算智能网关算能推出便携式边缘大算力服务器，解锁三大场景需求英特尔智能边缘计算联合研究院成立研华推出边缘AI平台新品MIC-715开域集团发布5G+MEC新零售解决方案共创智能胶囊数据中心鹏博士&百家云开启战略合作边缘计算使能卜的工业互联网平台开展趋势及关键技术面向未来泛在智能的云边端协同联邦学习关键技术与应用基于MEC边缘计算的5G V2X车路协同先导应用IECP物联网边缘计算解决方案联想发布全新边缘服务器SE550 V22022年7月18日联想正式发布全新边缘服务器

4、 ThinkServer SE550 V2 ,这款双路2U边缘服务器具备强 大的计算性能和丰富的扩展能力，能够为企业边缘端应 用和场景提供专业计算平台支持。联想ISG中国战略及运营高级总监、智能边缘中国 事业部总经理杨春表示：“边缘计算将在企业未来的数 字化转型中发挥关键作用。联想正在将边缘计算业务上 升到公司战略高度，致力于成为行业领先的边缘计算方 案提供商。联想ThinkServer SE550 V2边缘服务器凭借 强大的性能、丰富的扩展能力和稳定的可靠性，能够释 放边缘端的强大算力，点燃边缘人工智能、边缘网络、 边缘云、边缘加速等典型应用的智慧场景。”联想ThinkServer SE55

5、0 V2边缘服务器不仅满足 运营商OTII边缘服务器的众多标准，配合联想“端边- 云-网-智”的全要素能力，还能为用户提供从软件到 硬件的整套解决方案。联想ThinkServer SE550 V2支 持最多两颗Intel Xeon第三代可扩展处理器，每个处理 器数量最多32核，并且支持NVIDIA专业GPU ,为边缘 人工智能的场景应用提供强大算力支持。此外，联想 ThinkServer SE550 V2也可像普通2U机架式服务器一 样，为用户的虚拟化、数据库、云计算和AI等应用场景 提供强大的算力支撑。联想ThinkServer SE550 V2实现了便携性与扩展性 的平衡。联想ThinkS

6、erver SE550 V2采用短机箱设计， 相比传统机架式服务器能够节省部署空间。同时，联 想ThinkServer SE550 V2支持16个DDR4内存插槽，内 存频率最高可支持到3200MHz ,整机内存最大可扩展到 1TB0在硬盘容量方面，联想ThinkServer SE550 V2最多 支持八个2.5英寸热插拔硬盘，最多两个内置M.2高速固 态硬盘，配合Lenovo Anybay技术，可在同一驱动器托 架内灵活混搭SAS/SATA/NVMe硬盘，实现灵活扩展。相比云端服务器，边缘服务器需要深入各类行业使 用场景，应对不同的温度、工业环境等需求对产品进 行设计和优化。基于联想在服务器

7、领域多年的技术积 累和品质追求，联想ThinkServer SE550 V2对可能存在 的极限场景进行了针对性提升 通常产品工作温度 范围为常温，而联想ThinkServer SE550 V2支持宽温使 用，能够在45高温中保持长期高效运行。同时，联想 ThinkServer SE550 V2还通过了地震烈度测试，能够保 证在极端情况下的数据平安和使用稳定。边缘计算是联想重点聚焦和投入的核心技术领域之 -,不久前联想正式成立智能边缘事业部，基于对产业趋 势的洞察和用户需求的研究，联想正式发布智能边缘计算 品牌慧天”。同时，联想将充分整合其在边缘计算领域 的硬件、软件、方案及服务，致力于成为业界

8、领先的全栈 式智能化边缘计算方案提供商。目前，联想已为智能制 造、智慧城市、智慧园区、智慧教育、智慧医疗、智慧金 融等领域的众多企业提供智能边缘计算服务。云计算向去中心化演进，边缘云服务商PPIO完成2.5亿A轮融资近日，边缘云服务商PPIO宣布完成A轮融资，本轮 融资额合计近2.5亿人民币，由磐霖资本、CCV创世伙 伴、张江科投、IMO Ventures共同投资，老股东蓝驰创 投、沸点资本、华业天成资本等持续加注。PPIO在创立之初，曾获得了来自王小川、程浩、 申元庆、唐彬森、李善友等19位业内知名企业家和创业 者，共计6000万人民币的天使轮投资。暨2021年完成亿级Pre-A轮融资后，这

9、是PPIO又一 次获得新一轮融资。至此，公司累计融资额已经超过4 亿人民币，位列各边缘云厂商前列。据PPIO介绍，目前已有的客户群体，以对低延时 传输和大规模本钱控制有需求的互联网企业为主，比方 长短视频平台、直播平台、手机厂商等，为其提供音视 频、云平安、应用性能管理等解决方案。此外，多家互 联网巨头、一线云计算服务商、独角兽级创业公司，目 前都在边缘云领域与PPIO建立了业务合作。本轮融资完成后，PPIO将进一步加大在自研技术和 边缘侧基础设施上的投入，并深化在超低延时直播、云 游戏、云渲染、车联网、空间数字化等对超低延时有改 善需求的场景上的探索。中科创达发布基于欧拉系统的边缘计算应用场

10、景商用发行版作为数字基础设施的开源操作系统，欧拉持续丰富 南向和北向的生态支持。欧拉南向支持多样性设备，已 经实现主流计算架构100%全覆盖，包括ARM、x86、 RISC-V等全部主流CPU指令集，同时支持NPU、GPU和 DPU等多种异构算力。欧拉北向使能IT、CT和OT全场 景应用，与伙伴协作，适配一万多款应用，主流应用场 景100%支持。同时，通过共享分布式套件，进一步实 现与鸿蒙互通，共同服务数字全场景。欧拉开源两年以来，产业共建成果显著，目前欧 拉社区已经汇聚340多家全球企业，覆盖芯片、部件、 整机、OSV、ISV等产业链成员；吸引近万名开源贡 献者，参与社区技术创新和版本开发；

11、全球120多个 国家、1500多个城市用户累计下载量超过54万次。目 前，整个欧拉系的装机量累计超过170万套，新增市场 份额到达19% ,预计年底将到达25% ,明年将做到中国 新增市场份额第一。2022年6月15日，在华为伙伴暨开发者大会2022 上,中科创达发布了基于openEuler 22.03 LTS ,面向边 缘计算应用场景的商用发行版OSWare Edge发行 版。它提供了边缘计算场景主要功能模块，包括南向设 备接入、物联网协议转换、人工智能、容器化、平安、 北向云服务对接等，并提供实时性、芯片相关平安、服 务高可用等关键技术。可支撑智慧城市、智慧工厂、智 慧交通、智慧电网等垂直

12、领域应用场景。视美泰边缘计算解决方案正式入驻华为云云市场2022年6月，视美泰旗下的边缘计算解决方案已通 过华为云一系列严格测试与审核，正式入驻华为云云市 场。华为云是华为公有云品牌，致力于提供专业的公 有云服务，提供弹性云服务器、对象存储服务、软件 开发云等云计算服务，以“可信、开放、全球服务” 三大核心优势服务全球用户。作为值得信赖的软件及 服务交易交付平台，云市场携手视美泰共同致力于为 用户提供优质、便捷的基于云计算、大数据业务的软 件、服务和解决方案，满足用户快速上云和快速开展 业务的诉求。此次视美泰入驻的边缘计算解决方案，配备了高性 能计算模块，可流畅稳定支撑算法，适配人员闯入、聚

13、众围观、逆行、非法逗留、值班离岗、抽烟、打 、 平安帽、车辆检测、跌倒、视频结构化等三十余种算 法。该方案可直接对接海康等多种主流摄像头，并支持 用户根据实际需求选配AI算法，通过可视化展示告警事 件，已形成了多个垂直行业的解决方案，并成功实现项 目落地。边缘计算方案上云三大优势：(1 )降低本钱压力用户只需要较少的启动本钱，无需部署常规的本地 服务器，大幅降低本钱，减轻运维工作压力。(2)数据上云平安可靠云计算具备更高的平安性，客户不必担忧丧失关键 数据和可视化效果，而且可以随时可以查看数据，运维 更便捷。(3)支持弹性扩容边缘计算方案上云，可支持弹性扩容，用户可以随 时增加或者减少资源，防

14、止资源浪费。未来，视美泰将持续推动与华为云的深度合作，更 好地发挥自身优势，不断迭代优化产品与解决方案，为 更多合作伙伴赋能，推进边缘计算在不同行业的落地应 用。浪潮升级云行边缘云系列产品2022年7月23日，浪潮“云行边缘云”系列产品 重磅升级，进一步深化“云网边端”一体化的分布式云 产品战略布局。浪潮云持续关注边缘计算场景的技术创 新和行业落地，向边缘云稳步迈进，以全栈连续体云服 务的优势赋能各行各业，助力构筑数字中国新未来。浪潮云致力于打造基于分布式云的数字边缘基础设 施云行边缘云(ICP Edge )系列产品，将云服务 能力从中心下沉到边缘。专门针对政企客户业务的末端 算力需求，设计并

15、提供轻量级云平台和软硬一体的边缘 云产品，可覆盖云边缘、近场边缘及现场边缘三类场 景。其中，基于边缘原生技术架构，ICP轻量级云平台 面向行业应用软件在边缘场景的开发实践，为用户提供 轻量易用、弹性扩展、平安可靠的技术服务体验。IEC 产品系列，那么坚持软硬一体标准化的设计理念，不断丰 富边缘云计算基础设施种类，形成覆盖通用、视频、 物联网、云原生、信创的5大类别，为用户提供高可 靠、强计算、重平安的边缘云整机交付能力。目前，云 行边缘云系列产品已广泛应用于工业互联网、智慧社 区、智慧教育、国土资源、智慧农业、城轨交通等行业 领域，为客户持续创造价值。浪潮云产品总监尹萍表示，作为浪潮云在边缘侧

16、能 力的全新突破，云行边缘云系列产品具备精简灵活的 技术架构、平安可靠的边缘策略、统一一致的云服务体 验、丰富可选的服务组件、高效智能的云边运维等五大 优势。聚焦轻量化、低延时、云原生、平安可信等核心 能力，面向用户提供平安可信、经济高效的全场景一站 式边缘云计算服务，加快数字基础设施建设，拓展产业 数字化应用升级。绿盟科技发布边缘计算智能网关绿盟科技近日推出边缘计算平安产品绿盟边缘 计算智能网关(SGEC)，聚焦工业互联网应用场景， 整合工业企业上云业务需求与平安需求，选用微服务技 术架构，整合功能平安和信息平安能力，形成了一整套 包含工业数据采集、边缘计算、边缘平安能力的工业互 联边缘计算

17、平安产品。拥有多种工业通讯协议和边缘计 算能力，具备资产管理、指令审计、准入、防火墙、加 密传输等综合平安服务能力，所有平安能力可按需弹性 部署。为客户提供一站式的边缘计算平安产品。产品优势：(1 )工业互联网业务的深度融入SGEC不再作为单独平安设备独立在工业互联网业务 系统之外，接管了工业互联网边缘计算的应用率最高的业 务能力，如工业通讯协议解析、生产数据的采集转发、边 缘侧的网络转化、信息存储能力等业务能力，通过SGEC 的微服务架构与绿盟工业平安能力进行整合，并为工业互 联网平台提供稳定、平安的边缘侧的业务支持。(2)信息平安与功能平安的融合数字化转型的浪潮下，传统的网络平安理念很难满

18、 足工业互联网、智能制造、数字工厂等新型业务形态的 平安需求。APT、工业勒索病毒对工业系统产生的威胁 与平安时间也已屡见不鲜，网络平安已经影响着工业生 产活动的正常运行，我们充分考虑工业业务系统功能安 全与信息平安的需求，打造出了“两安融合”工业互联 网边缘计算产品SGECo(3)开放的产品生态以微服务架构为基础，以解耦的产品能力为支撑，打 造开放的工业互联网边缘计算平安产品生态体系，一方面 现有平安和业务功能可以微服务能力的形式对外提供服务 与合作；另一方面可以纳入生态伙伴的平安、业务能力， 可以在产品、方案、渠道、战略等方面进行多维合作。(4)多种国密算法的组合应用SGEC中采用自主可控

19、的多种SM2、SM3、SM 4 国密算法结合SSL技术，保障云边之间平安连接与数据 平安传输。国密算法的应用,代替了RSA、MD5、DES等 国际加密算法，摆脱对国外技术和产品的过度依赖。(5)工业化的硬件形态SGEC采用无风扇导轨式的硬件，便于在工业现场部 署。南向支持网口、串口的接入方式，北向支持网线、 4G的通讯方式，可根据现场网络情况，灵活部署。SGEC ,除了硬件形态以外，可以容器的方式装载 第三方应用，也可将平安能力装载在第三容器平台，可 与工业也互联网平台、物联网平台、边缘云等平台进行 融合部署，以生态战略的方式进行合作。算能推出便携式边缘大算力服务器，解锁三大场景需求2022年

20、7月24日，算能集团推出其边缘计算新品 算能SE6微服务器。该边缘AI服务器采用模块化设计，内置12个基于算 能第三代自研AI芯片BM1684的AI模组，峰值算力到达 211TopS ,具有便携、低功耗、高算力密度、超静音设 计、即插即用等特征，为云边场景差异化推理需求提供 多元算力。算能集团边缘产品线总经理黄腾说，相比传统GPU四 卡推理服务器，算能SE6在能效比上能实现有54%的提升， 算力密度提升多达4倍,典型分类网络ResNet-50推理速度 可提升18.7% ,高清视频1080P解码能力可提升188%。算能SE6微服务器的典型功耗不到300W ,相比传统 服务器功耗下降35% ,噪音

21、降低20%。面向边缘侧复杂多 变的部署环境，其工作温宽增加40% ,尺寸缩小80%。作为算能智能计算产品矩阵的新成员，SE6将复用 SOPHTEAM的生态成果，做到边缘侧算法模型的灵活部 署和零本钱平滑迁移，从而为更多场景提供支持。对于用SE6做移植开发的用户，算能提供国产化软 硬件全栈能力，工具链兼容全部深度学习框架，对上千 种硬件算子持续调优迭代，通过TPUNET让模型转换更 加便捷，通过TPU量化工具让量化精度损失更小，通过 TPUProfiler让AI推理全流程异常环节得到快速诊断。算 能还计划持续输出开源Dem。和Pipeline ,让计算机视 觉和深度学习做到极简开发。在边缘侧，算

22、能构建了SOPHTEAM产品家族，实现 全面生态协同，从1-4路视频分析的边缘小算力场景， 横跨到高达200路的智能分析的大算力场景，覆盖各算 力区间。英特尔智能边缘计算联合研究院成立2022年4月，英特尔中国研究院宣布与南京市麒麟 科技创新园合作，联合成立英特尔智能边缘计算联合研 究院，携手加速智能边缘计算的技术创新及应用落地。面向行业实际应用场景，英特尔智能边缘联合研究 院聚焦三个前沿领域：增强的智能边缘计算平台软件/ 硬件系统；应用领域的数据集和分析、工作负载分 析；边缘侧多接入的未来智能网络与工作负载的软硬件 加速。研华推出边缘AI平台新品MIC-715近期，研华推出边缘AI平台新品M

23、IC-715 ,这是一 款加固型超高性价比边缘计算产品，搭载了功能强大的 NVIDIA Jetson Xavier NX 模块,能够同时支持Wi-Fi、 4G/LTE和5G。值得一提的是,MIC-715具有IP67防水防 尘等级，可适用于各类恶劣环境，接口均采用可固定的 耐振连接器、配置机器点火保护系统、支持M12POE和 GMSL视频接口。非常适用于AMR （自主移动机器人） 和AGV（自动导引运输车）应用。研华MIC-715基于NVIDIA Jetson Xavier NX平台紧凑，轻巧、无风扇设计（产品尺寸：275 x 220 x 80mm ; 4.5千克）支持深度学习模型。MIC-71

24、5支持保护性点火装置，在输入电压瞬间过 高的情况下，可以让机器正常启机不受损坏防止系统 运行受到影响，同时支持在突发断电情况下的延迟关 机保护功能。用户也可以手动调整该保护机制开关机 时间。作为MIOAI系列的一款产品，MIC-715提供丰富的 I/O接口、支持连接多种设备、卓越的使用寿命和板级 支持包（BSP ）功能。AI技术已经在交通、安防、智能制造等方面适用广 泛，但是在重工业领域，AI部署还处于早期阶段。重工 业的很多工种要求工人在具有平安隐患的恶劣环境中进 行作业，甚至是全天候的作业。AI技术的出现，帮助企 业可以改善这种状况。目前，通过部署AI智能设备，能 够提高这些行业的运营效率

25、、识别潜在的作业风险，监 视工人作业平安，预警设备故障等。基于此，研华推出的MIC-715加固边缘AI平台，帮 助企业构建AI系统，助力实现智慧型重工业系统。开域集团发布5G + MEC新零售解决方案2022年5月，开域集团发布最新5G + MEC新零 售解决方案，将第五代移动通信技术+多接入边缘计 算与开域新零售解决方案进行融合。5G+MEC具有算力下沉、云边协同、高速率、低延 迟、大连接的优势。前端loT硬件采集的数据利用5G网 络快速地传输到边缘MEC侧，依托MEC侧提供的大算 力，为开域AI算法实时分析提供了算力保障，处理后的 数据再上传到开域新零售平台做进一步汇总与展示成业 务相关的

26、数据。5G+MEC新零售解决方案基于人形轨迹追踪算 法的客流统计更加贴合业务实际需求；在安装、系统上 线前、上线后各阶段采用多手段保障准确率在95%+以 上,算法准确性得到保障；人形轨迹追踪算法流程，全 过程自动处理，无人工干预，不利用个人信息，数据合 规得到保障。5G + MEC与零售相遇，解决方案有效地打通了门 店实际经营中的人、货、场。基于5G覆盖带来的大带 宽、低延迟特性弥补了制约AI算法和大数据的短板，依 托MEC边缘计算将大量的数据处理与分析功能下沉到更 加靠近应用的地方，从而提升数据处理的速度。通过对货架热力和流向动线的分析，研判哪些货架 顾客更加感兴趣，货架陈列优化以及动线合理

27、规划，提 升顾客游逛体验。真正实现门店的智能化、自动化、数 字化管理。开域此次将5G+MEC应用于新零售，也是在技术上 的新突破。未来开域也将持续深耕于数字科技创新领 域，以领先的数字科技帮助客户实现业务高速增长，用 科技创造商业价值。共创智能胶囊数据中心鹏博士 &百家云开启战略合作2022年5月，鹏博士正式与百家云签署战略合作协 议，双方基于鹏博士混合多云运营管理平台、百家云实 时音视频PaaS云服务共同打造智能胶囊数据中心，为 教育行业提供新的数智化解决方案。百家云是音视频领域头部技术服务商，其BRTC技 术团队具备极强的技术实力，依托核心音视频编解码、 信道传输、网络调度技术，一直以来提

28、供了高可用、高 品质、超低延时的音视频通信服务。鹏博士多年来始终为K12、高教行业提供数字化服 务，积累了丰富的服务经验，拥有一批行业客户资源， 依托教育云平台、智慧软件、智能硬件和教学资源， 通过云端系统、大数据、VR、AR、人工智能等技术手 段，为教师、学生、家长提供智慧化教学整体解决方 案。双方合作打造的智能胶囊数据中心，可将云服务部 署到本地，并能实现云间网络互联，最终解决音视频传 输层的问题。无需把视频流数据上传到云端，即可在距 离“最终用户”最近的地方，提供最优质的云基础设施 和服务。该方案将可满足视频直播、AR/VR等场景下，更广 连接、更低时延、更好控制等需求，帮助教育行业“全

29、 面云化”，实现云资源与业务场景的最正确匹配。边缘计算使能下的工业互联网平台 开展趋势及关键技术Development Trend and Key Technologies of IndustrialInternet Platform Enabled by Edge Computing阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院网络化控制系统重点实验室中国科学院机器人与智能制造创新研究院夏长清，宋纯贺，曾鹏摘要：工业互联网平台是新一代信息通信网络技术与工业经济深度融合的关键基础设施，通过对人、机、物的全面联接，构建覆盖全生产链、产业 链、价值链的制造和服务体系，现阶段采取以云平台为基础，其上

30、叠加制造能力开放、知识经验复用等功能的模式进行部署。然而，网联设备的急 剧增加以及数据分散性、碎片化的特征导致以云为核心的平台模式处理能力捉襟见肘，工业互联网平台逐渐向云一边-端一体化演进。本文分析工业 互联网环境下先进制造的共性特征和变革性需求，旨在探索如何构建满足新特征、新需求的云-边-端一体化平台，并围绕该问题总结了开展未来工 业互联网平台面临的五方面关键技术，即高效寻址与协议转换、多维资源算力度量、网算控协同优化、实时边缘操作系统以及平台体系结构。在此 基础上，搭建了基于所提出云-边-端一体化平台的个性化定制装配验证平台。关键词：工业互联网平台；智能制造；边缘计算；云一边一端一体化；网

31、算控协同Abstract : The industrial Internet platform is the key infrastructure for the deep integration of the new generation of information and communication network technology and the industrial economy. Through the comprehensive connection of people, machines and things, it constructs a manufacturing

32、and service system covering the whole production chain, industrial chain and value chain. At this stage, it mainly adopts the superposition of manufacturing capacity opening, knowledge and experience reuse and other functions on the traditional cloud platform for centralized optimization management.

33、 However, the rapid increase of networking equipment and the characteristics of data dispersion and fragmentation lead to the limited processing capacity of the cloud centered platform mode, and the industrial Internet platform gradually evolves to the cloud edge end integration platform. This paper

34、 analyzes the common characteristics and transformative needs of advanced manufacturing in the industrial Internet environment, aims to explore how to build a cloud edge end integrated platform to meet the new characteristics and needs, and summarizes the five core technologies faced by the developm

35、ent of future industrial Internet platform, namely, efficient addressing and protocol conversion, multi-dimensional resource computing power measurement, network computing control collaborative optimization, Real time edge operating system and platform architecture. On this basis, a personalized cus

36、tomized assembly verification platform based on the proposed cloud edge end integration platform is built.Key words: Industrial internet platform; Intelligent manufacturing; Edge computing; Cloud-edge-end integration; Network computing control collaboration1引言伴随制造业变革与数字经济浪潮交汇融合，云计 算、物联网、边缘计算、5G等信息技术

37、与制造技术、 工业知识的集成创新不断加剧，工业互联网平台应运而 生，其核心目标是通过工业系统与互联网在网络、信息 和知识层面的深度融合，实现感知、分析、决策、控制 的一体化应用。目前，工业互联网平台主要采用以云为核心的模式 开展，通过网络将数据进行汇聚，利用云平台丰富的计算 资源，叠加大数据、人工智能等新兴技术，实现工业技 术、经验知识模型化、软件复用化的制造业生态。然而， 人、机、物全要素互联趋势下，接入终端急剧增长，数据 分散性、碎片化加剧，伴随着生产业务实时性、可靠性、 协作性等需求的不断提高，现有模式处理能力捉襟见肘。工业边缘计算具有规模大、分布零散，更靠近控 制器和数据端以及本地化私

38、密数据等特点，如图1所 示，通过在靠近制造的加工设备端部署边缘节点进行本 地化的感知、决策、控制、分析一体化，可在降低网络 需求的同时提高响应实时性，有效提高现有工业互联网平台处理能力，开展云一边-端一体化平台成为工业互联 网平台的新方向。图1边缘计算作用表达2云-边一端一体化平台分析在工业互联网万物互联结构化、生产制造流程 化、工业网络体系化的演进趋势下，生产模式逐渐由传 统大规模流水线向个性化柔性转变。特别在先进制造 中，工业互联网的开展使用了一系列具有高精密、高 效、高平安等特殊需求的制造模式，以图2中的工业遥 操作系统为例，传统设计、制造别离逐渐向产品设计与 生产制造一体化转变，传统人

39、机协作逐渐由指令传输向 操作级协同转变等。图2工业遥操作系统因此，与现有主流云为核心的工业互联网平台相 比，新模式下的云一边一端一体化平台应具备以下能力：(1 )确定性时延保障能力以图2为例，系统不仅需要确保指令传输和执行的 实时性与可靠性，还应尽可能降低作业的执行抖动或实现零抖动，以确保高精密的加工和系统的稳定运行，令 远端操作者产生“身临其境”加工的感觉。(2)灵活可重构能力智能制造定制化柔性生产的需求需要生产系统可 以根据订单对加工工序进行灵活、动态的排列组合。平 台中大量加工设备根据车间调度信息以类似“即插即 用”的方式加入或退出某段产线，并根据需求进行自适 应的参数优化配置。(3)规

40、模化部署能力人、机、物全要素互联趋势下，工业互联网平台 下的设备规模急剧增加，这一现象不仅表现为机器人数 量增加，也表达为操作距离、控制目标以及系统复杂度 的指数增长。因此，平台不仅要具有支持广域、大规模 设备灵活接入的能力，还应具有信道冲突防止、机器人 碰撞预测等由规模增大带来的平安性保障功能。3云-边-端一体化平台关键技术构建具备确定性时延保障、灵活可重构以及规模 化部署能力的云-边-端一体化平台需突破以下几方面关 键技术：高效寻址与协议转换、多维资源算力度量、网 算控协同优化、实时边缘操作系统以及平台体系结构。3.1高效寻址与协议转换英特尔中国预测至2025年，全球物联网设备数量 将到达

41、1000亿台，与此同时，工业设备联网协议七国八 制的现象也随之加剧，尤其在边与端侧，大规模异构网 络环境下的高效寻址与协议转换成为云边一端一体化平 台需要突破的第一个核心问题。工业互联网环境有别于传统互联网基于IP的寻址 方式，大量工厂内生产设备并不具备IP环境，此外，工 业系统层次复杂且设备与协议间存在绑定关系，现有基 于OPC UA的协议转换方式需要应用层解析，不适用于 运动控制、高精密加工等高实时场景，迫切需要突破高 效寻址与协议转换技术，实现IP-非IP的高效寻址与应用层协议的实时转换，为云边-端一体化平台提供连接基 础,如图3所示。图3 OSI参考模型中OPCUA描述部署后的最坏执行

42、时间(Worst-case Execution Time , WCET )满足其实时性需求，并通过现有虚拟化和实时 演算技术提供资源的按需分配、动态配置、负载预测等 技术支持。如图4所示。异构处理器权重调节计算资源多维约束瓶颈资源大样本函数 拟合力和i-多网络帝优磁盘IO内存图4多维资源量化多维约束归3.2多维资源算力度量近年来，随着虚拟化技术的快速成熟，边缘计算 已初步突破传统嵌入式程序与边缘设备紧耦合问题， 然而，随之带来了新的问题：Gartner预测，至2025年 50%75%的物联数据在边缘侧处理，结合千万级的接 入设备，如何在海量边缘计算设备中为任务负载选择适 合的计算载体成为亟需解

43、决的技术问题，其本质是如何 在复杂的云一边一端一体化平台中，根据任务需求进行资 源的按需分配。传统以云计算为核心的平台采用同构处理器集中 式的规模化运算，计算负载时间开销与处理器数量关系 简单，云端的计算资源调度相对成熟。然而，云-边-端 一体化平台中计算资源结构复杂，边缘计算中异构的节 点性能往往难以通过处理器主频等简单手段进行量化， 相同的计算任务在不同处理器中执行的时间开销难以保 障，由此可导致控制节拍下的配置参数错误等系统故 障。此外，任务卸载或迁移时，网络带宽等多维因素对 任务执行时间开销也会产生影响。具体来说，云-边-端一体化平台下的任务执行时间 受处理器结构，带宽、缓存等瓶颈资源

44、的综合影响。 云-边-端一体化平台在进行卸载和迁移操作前，需要根 据各节点的实际负载和资源结构进行分析，以确保任务3.3网算控协同优化云-边-端一体化的工业互联网平台使跨域高效流程 化及高精密人机协同成为可能。平台将产品设计、工艺 设计、制造运行各个环节涉及的人、机、物互联，利用 部署在制造设备附近的边缘计算资源提供实时高效的在 线设计、有限元分析等，并根据分析结果实时优化控制 参数及多控制回路下的网络、计算资源配置，将传统反 复的人工测量分析再设计的制造模式，转换为设计-制 造一体化的人机操作级协同模式。以图2为例，机械臂控制的稳定性受延时及抖动影 响巨大，过大的时延将导致系统无法收敛，甚至

45、发生故 障。而时延又由网络与计算效率及资源分配方式决定， 因此，亟需探索网络、计算、控制三者高度融合下的机 理关系。然而，不同于计算机、通信、自动化等单一 学科，云一边一端一体化平台的应用场景环境、结构更复 杂，系统稳定性与操作性间的矛盾以及异构共享资源的 局限性等因素，导致突破网络、计算与控制高度融合下 的机理关系迫在眉睫，将网络传输中的速率、丢包率， 计算系统中执行效率相关的资源利用率、数据依赖性以 及控制系统中的稳定性、状态信息等进行全局考虑，实 现网算控的协同优化。3.4 实时边缘操作系统云-边-端一体化平台也对操作系统方面提出了新的技 术要求。与传统操作系统不同，平台中边缘计算操作系

46、统 起到承上启下的作用：向上需要处理大量的异构数据以 及需求各异的任务负载，如任务负载在边缘侧的部署、 调度、迁移、优化，是否需要上传至云端进行高性能计算 等；向下，边缘计算操作系统需要管理异构的计算资源、 控制器行为等。边缘操作系统作为平台实时性能力主要体 现的同时，还需处理50%75%的海量工业数据，与现有 实时操作系统相比，边缘侧的实时边缘操作系统在处理能 力、轻量化、管理框架等方面存在较大差异。现有操作系统可具备局部边缘操作系统的功能。 机器人操作系统(Robot Operating System , ROS )具 有硬件抽象和驱动、消息通信、软件包管理等功能，被 广泛应用于高精密加工

47、、车间智慧物流等工业场景，然 而现有的ROS还难以同时支持大规模的边缘节点，实现 海量数据处理等功能；国内首款面向边缘计算的物联网 操作系统HopeEdge ,可以实现各类loT设备与云端的连 接，具备轻量平安、自主可控、高效互联以及快速部署 等特点，广泛应用于智慧能源、智能零售、智慧园区等 场景。尽管其实现了大规模边缘节点及设备的互联等功 能，但在时间敏感任务的调度、迁移以及实时资源按需 分配等功能方面还与制造业需求存在一定差距。综上， 设计满足工业需求的轻量、弹性、实时、高效边缘操作 系统是构建云-边-端一体化平台的核心技术之一。3.5 平台体系结构云-边-端一体化平台以满足“三链”平安可

48、靠互联和 人、机、物网络化协同的开展为目标，将有力支撑“可重 构生产”等高端制造模式。云-边-端一体化平台主要可划 分为边缘层，平台层以及应用层三方面，如图5所示。边缘层作为最靠近操作终端的设施，具有规模 广、结构差异大的特点，主要功能包括设备管理、资源 管理、运维管理等，通过高性能计算芯片、轻量化计算 方法以及实时操作系统等先进技术，对海量工业数据进消费者供应鞋协作企业开发者图5平台架构行先处理和预处理，在降低网络开销的同时提升云-边- 端一体化平台响应速度。平台层是云边.端一体化平台的核心，基于通用 PaaS叠加大数据处理、工业数据分析、工业微服务等 创新功能，构建可扩展的开放式云操作系统。它的根本 是在边缘层上构建了一个扩展性强的支持系统，为工业 应用或软件的开发提供了良好的基础平台，同时，平台 层拥