物聯網發展至今，已成為企業提質增效的革命性勢能。随着解決方案、行業SaaS的落地與沉澱，IoT技術可以讓制造業更靈活、更經濟、更智能、更具韌性。微軟物聯網産品專欄「解碼·智造」走進研華科技，看看IoT技術如何通過混合雲與邊緣協同幫助大型制造企業處理龐雜資料，實作多廠協同管理。
曆史的車輪行駛至工業4.0時代，制造業數字化轉型發展得如火如荼，智慧工廠已經成為傳統工廠轉型更新的必選項。微軟、英特爾和IoT Analytics在今年8月聯合釋出的最新的《物聯網信号報告》顯示，超過七成（72%）的受訪者表示智能工廠戰略已經跨越了“試點煉獄”，邁過概念驗證 PoC（Proof of Concept）階段，進入部分或者整體性建設階段。
所謂的“試點煉獄”是指很多企業不斷的做各種 PoC 試點，卻不知道如何在試點之後進行擴充。而“試點煉獄”的跨越則與工廠中互聯裝置的占比緊密相關，缺乏足夠的互聯裝置作為基礎設施，将導緻智慧工廠應用和項目難以開展。而随着物聯網、數字智能、工業網際網路等在工廠内規模化落地，工業裝置互聯已經取得了長足的進展。調研顯示，企業中 79% 的裝置和資産都已經連接配接到了網絡。
尤其是對于中大型制造企業而言，其不僅需要管理多家工廠，而且還要面臨不同工廠的差異化生産問題，加之産品甲方也在不斷加強對于供應鍊的監管以確定傳遞周期與産品品質，是以，中大型企業需要能夠處理龐雜資料流、實作多廠協同管理的智慧工廠解決方案。
毫無疑問，大量的工廠裝置聯網所帶來的海量資料也恰恰是中大型企業實作多廠協同管理的基礎底座。然而，解決了裝置互聯問題之後，如何挖掘資料價值進而輔助生産管理才是決策者最為關心的問題。在實際應用中，研華科技注意到大型生産型企業以及産品甲方均面臨着資料合理應用的挑戰：
一方面，産品甲方，尤其是大型 3C 企業與汽車企業，大多數會通過派駐企業代表來監管自身供應鍊的生産品質與傳遞周期，但企業代表往往并不熟悉工廠生産水準、日生産量以及生産裝置運作情況等資訊，更是很難在一天内巡視完一個由十餘個甚至二十餘個大型工廠中的房間組成的工廠。此外，産品甲方需要對供應鍊上的所有工廠生産情況進行集中監管與資料整合分析，才能夠準确把控程序，確定産品能夠如期出貨、上市銷售，如遇局部疫情或原材料緊缺等情況，則需要及時調整消費市場的交貨日期。
另一方面，能夠承接大型企業訂單的制造商，其生産能力決定了其一般不會隻服務于單一甲方，是以，當多産品并行生産時，遍布不同區域甚至不同國家的多個工廠、以及工廠内的多個生産工廠中的房間、生産線，應該如何配置設定産能、進行合理的産線規劃至關重要。
除此之外，大型生産型企業往往有成熟知識産權傍身，是以對生産資料的安全性十分關注，一般會将其管理雲平台部署在私有雲，但中小型工廠出于經濟效益等方面的考量則可能會選擇公有雲平台。而對于産品甲方而言，想要集中監管遍布全國、乃至全球多地的工廠，顯然公有雲更加适合資料的通信與互動，但仍要面臨随之而來的安全隐患。
研華科技紮根工業領域多年，不僅在生産裝置互聯方面有着深厚積累，更是在微軟雲服務的加持下推出了覆寫中大型生産型企業協同管理需求的成熟解決方案。針對于多廠管理，研華科技提出了邊緣與雲協同的架構，将下屬工廠設定為邊緣節點，通過邊緣節點的智慧化更新，将單一工廠内的生産情況統一回報給處于雲側的企業總部，如此一來，既保障了每個工廠内部能夠通過智慧工廠解決方案持續提質增效，企業總部也實作了集中監管。
毫無疑問，無論是要監管供應鍊上多個生産廠商的産品甲方，亦或是要管理旗下多個工廠的生産企業，都要面臨由點及面的問題，即單一工廠内部的數字化管理以及單一工廠生産運作情況對于整體的影響。而研華科技推出的“基于微軟Azure的雲邊協同智慧工廠解決方案”則通過雲邊協同架構實作了統籌兼顧，同時還基于 Azure Stack HCI 混合雲架構，既滿足了總部通過公有雲收集、整合資料的需求，還支援下屬工廠将一部分資料按照業務需求放在本地。
其中，“邊”指的是工廠内部，承擔了單一工廠智慧化生産的任務；而“雲”則是指總部，承擔了總部對下屬工廠集中監管的責任。
研華雲邊協同智慧工廠解決方案架構
在工廠内部，數字化的基礎就是資料采集，研華科技基于多年來在物聯網及工業領域的積累，已有50多款物聯網網關産品通過了 Azure IoT 認證。利用這些網關産品，可以完成對 CNC 控制類裝置、PLC 控制類裝置、暖通空調、空壓、馬達、計量儀表以及各類傳感器的資料采集，采集資料會在 Azure IoT Edge 中，先進行初步清洗，再向上傳輸。工廠内部，IoT Hub 可部署在 Azure Stack Hub 私有化平台中，并且可以在 IoT Hub 中對工廠裝置進行統一的管理，讓工廠裝置的監管清晰明确。而後基于研華裝置物聯中心實作裝置綜合效率管理、設施能源管理、SOP 管理、安燈管理、裝置健康運維管理、生産現場管理等一系列智能制造應用。同時，針對不同工廠的實際需求，研華科技也可以為其提供定制化的功能應用，對症下藥。并且由于很多大型制造業工廠，廠内裝置數量都是幾千台的量級，網關的注冊與預配也成為了一個很大的工作量。在此方面，研華利用Azure IoT Device Provisioning Service 裝置預配制服務，可以在無需進行過多的配置過程情況下将裝置安全的連接配接到雲端，進行裝置的孿生，有效減少了部署和後期維護時所需要的時間與人力成本。
對于企業總部以及産品甲方而言，散布全球各地的工廠将其生産營運資料實時接入 Azure 公有雲平台，而後在該平台上進行整合分析，進而形成動态的可視化界面，供總部決策者實時監管下屬工廠。具體而言，研華科技基于微軟 Azure IoT, Azure Stack HCI 混合雲打造的智慧工廠公有雲平台可以實作工廠管理、裝置監控、報警推送、裝置報表、裝置預測、配置模闆等功能。
首先，對于資料的傳輸和存儲需要遵守安全、IP政策和監管制度的企業，其生産資料可透過部署私有雲部署在本地，確定資料安全和遵循監管制度，避免企業的專屬領域知識外流。資料脫敏後，可接入公有雲。其次，對于資料流龐大、需要確定資料傳輸穩定性和實時性的企業，為了避免延遲和帶寬限制的影響， 可于多個分布式位置建構私有雲，每個位置按照本地任務的要求來傳輸、存儲和分析本地資料。最後，對于成本需要可預測、可控制的企業，混合雲的使用，使企業既獲得公有雲靈活便捷的使用方式、又獲得私有雲的安全和速度，收獲同樣功能與特性的同時能夠對成本進行預算和控制。真正實作雲邊協同。
總而言之，大型生産型企業或産品甲方都需要同時監管多個智慧工廠，研華科技智慧工廠解決方案“基于微軟Azure的雲邊協同智慧工廠解決方案”真正實作了“内外兼修、點面兼顧”。
以某外資食品加工廠的項目為例——企業總部需要對旗下所有工廠進行集中監控，但由于全球各工廠生産的食品種類不同，工廠建設年代也不同，數字化程度差異較大，是以集團總部僅規定了需要彙總的管理資料格式和雲平台架構，各個工廠可以自行規劃其數字化改造方案。研華科技為其提供的智慧工廠解決方案，既滿足了集團總部的雲架構要求，還在工廠内部搭建了一套完整的私有化部署方案，改造項目分階段執行，首期以OEE為核心，優先解決裝置綜合績效管理。
古往今來，居高位者需統籌全局，則要一覽群山，實時把控各個環節的程序；而下屬則需要在不斷進行自我優化的同時，将相關的節點資訊及時、準确地傳遞出去。如今，這種統籌兼顧的思維也同樣在數字化時代大放異彩，尤其是在受疫情沖擊下，不僅僅是制造業，越來越多的傳統行業都意識到了數字化技術在協同管理方面的巨大價值，而“雲”作為沖破地緣限制的利刃，也已經成為了企業轉型更新的主流方向。
具體到工業制造領域，研華科技基于Azure的多組态解決方案，為企業數字化變革提供了靈活的選擇。未來，研華也将積極發揮自身優勢，持續賦能企業的數字化改造，砌築起更多的智慧工廠！