物联网

边缘计算在流程工业转型中的应用价值

2025China.cn   2024年06月07日

随着智能制造的深入,石化、水泥、制药、食品等流程行业正向着数字化和智能化的方向转型。与传统离散行业有所不同的是,流程行业的大量设备和传感器处于环境极端、地理偏远地区,不具备良好网络条件,无法及时采集设备运行状态数据。在一些流程行业,某些传统工艺会受环境、季节、催化剂和传感器老化等因素影响,具有时变性质,固定参数的静态模型因不能表示这样的时变过程而产生大量误报,造成工厂或设备单元停产,导致损失。

作为流程行业典型代表,石化行业具有生产装置大型、技术资金密集、生产环境严酷等特点,一旦发生故障可能导致系统停机、生产中断,会造成十分严重的经济损失甚至人员伤亡。因此保证这些设备的安全、稳定、长周期、满负荷、连续优质运行,对于安全生产、提高企业的经济效益具有十分重要的意义。

流程工业企业边缘计算平台升级改造实践

最近,Stratus参与了某大型石化企业边缘计算平台升级改造实践并使项目成功落地。该石化企业利用Stratus ztC Edge边缘计算平台进行设备的状态预警,除常规的振动峰峰值、烈度外,还提供特征参数的异常预警和趋势预警,充分利用设备监测数据,全方位保障设备运行的安全性和可靠性,同时对提取的部件特征实时进行计算分析,对部件的早期故障征兆进行监测、报警,实现物理设备与数字孪生体的状态映射。

此外,为积极响应国家双碳减排的要求,该石化企业使用智能信息模型和先进的控制算法完善现有能源策略和优化工艺流程,实现对能源的统一调度、动态平衡和高效配置。同时为减少传统服务器的数量,企业采用Stratus ftServer容错服务器替代传统服务器,通过一台容错服务器解决传统容灾模式下多台服务器才能构建的安全能力,大幅降低服务器采购数量,在增强系统可靠性的同时也减少能耗和排放。

ztC Edge在流程工业企业转型中的价值

边缘计算能在生产现场就近提供边缘智能服务,满足流程行业数字化在实时数据采集、工业智能、安全隐私等方面的关键需求。Stratus ztC Edge边缘计算平台实施给流程行业企业带来的价值点包括:增强数据处理的实时性,减轻云端计算压力;在现场侧对设备、传感器和仪表等终端进行数据采集,有效避免了以往将数据长距离传输至中心机房或云端而面临的网络资源不足和信号干扰等问题的风险,可以最大限度地保证数据采集的实时性。同时,通过边缘侧提供的算力,可以对采集的数据进行实时的过滤、处理、分析和反馈,极大地减轻了全量数据在云端进行处理的算力压力。

01、作为一款面向工业场景应用的边缘计算平台,ztC Edge集成了IT和OT两种不同场景类型的协议,通过支持多种总线协议和工业以太网协议进行大批量数据的实时采集。同时,通过边缘端的协议解析能力,将采集数据进行过滤、映射或转换等处理,再通过OPC UA或MQTT等协议北向传输处理过的数据。

02、流程行业普遍具有厂区跨度大、生产危险性高、设备分布广等特点,ztC Edge是为这些环境恶劣的工业场景应用而专门设计,已通过UL Class I Div 2认证和IP40评级,可部署在控制室或机器的控制面板中,甚至车间的任何地方,更靠近生成数据的设备。ztC Edge比标准服务器或工作站更耐用,为客户提供更高的可靠性和部署灵活性,极大地降低宕机风险。

03、在安全防护方面,ztC Edge基于主机的防火墙、受限制的USB端口、基于角色的访问控制与Active Directory集成、安全通信协议以及安全可信的启动,所有这些均可协同工作,以最大程度地降低安全风险。在运维管理层面,ztC Edge自带工具ztC Edge Console,管理员可以远程访问系统,设置阈值和警报,检查更新,备份和恢复系统设置首选项,并轻松管理虚拟机。为防止不可预知的意外,ztC Edge具有自我监控、自我保护和自我同步功能,内置虚拟化、自动化保护、工业互操作性、OT可管理性和现场维护性,能够快速、轻松地交付高可用性和容错的虚拟化边缘应用程序。

04、为满足流程工业生产过程的连续性要求,作为冗余对部署时,ztC Edge可为工作负载提供即时保护。一旦发生故障时,运行在某一平台上的虚拟机将在另一个平台上自动重启(高可用性模式)或恢复(容错模式)。如果ztC Edge在一台计算机上检测到网络或磁盘故障,它会自动重新路由流量或使用另一台计算机上的数据,而无需任何操作人员干预。

实践感悟

随着数字化和智能化化转型的持续推进,流程工业企业也通过对工业系统的改造实现生产制造工艺和效率的升级。通过5G+边缘计算的模式,企业可以实现以往无法达成的业务本地化和计算边缘化,借助边缘计算带来的低延时和高可靠,实现云边端的业务数据协同,同时充分融入AI技术,实现诸如智能机器视觉、设备预测维护、故障预警等功能,彻底解决流程工业面临的各种生产安全问题。

作为全球容错服务器领域的领导者,Stratus将以高可靠性的边缘计算产品,携手合作伙伴共同推进中国流程工业的智能化进程。

(来源:容错技术)

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