2021 年 7 月宾客意见：上云还是不上云；管理 OT 网络的高管的十字路口
2021 年 7 月 28 日
在过去的几十年里，计算功能发生的位置发生了变化，从集中式（还记得大型机和瘦客户端等平台吗？）到分布式。最近，有很多关于边缘计算兴起的消息。这不是结束状态，而是系统架构系统不断演进中的另一个里程碑。在本文中，我将论证随着时间的推移向云转变。
工业 4.0 开始时，主要概念实际上是关于软件定义的一切。通过连接物理世界和数字世界，预计第四次工业革命将提供比第三次革命更多的自动化。实现这一目标需要从集中式、固定的工业控制转变为能够适应不断变化的市场需求和/或来自环境本身的反馈。这意味着向软件定义系统的转变。被想象为具有 IO 的物理输入的 PLC 现在将成为大型平台上的容器工作负载。在更高的层面上，这本质上改变了物理、数字和人类的交互方式。由未更新或更改的专用控制器组成的机器现在将由软件定义的工业 PC 驱动，这些 PC 既可以驱动机器，又可以理解和适应周围环境。
云提供商目前正在进行重大创新。有人可能会说我们处于云战争中。如果我暂时关注北美和欧洲（即排除阿里巴巴、百度和腾讯在中国的生态系统），三大领先的云提供商将推出越来越创新和完整的产品。他们还认识到终端客户对绑定到单个云提供商的担忧。例如，谷歌于 2019 年发布的 Anthos 软件平台提供了一种单一、一致的方式来跨本地和公共云环境管理 Kubernetes 工作负载。
对于 OT 高管而言，通过访问各种服务（包括数据湖、流分析、数据存储、物联网安全管理和监控），与此类功能的连接为系统有效性提供了诱人的前景。我们从客户那里听说，在本地实施类似的功能可能会贵两到三倍。我们认为成本差距将继续扩大。
几乎每个行业的 IT 组织都在过渡或已经过渡到利用云服务。然而，OT 运营商在采用基于云的技术方面进展缓慢。尽管迁移到云可以减轻 OT 操作员的维护任务，例如配置、安装、更新和补丁，但他们仍然希望保持控制并限制网络安全漏洞的威胁。部分原因是这种对话与 OT 领导者根深蒂固的文化发生冲突，即远离 IT 组织的影响，并在采购支持和技术基础设施管理方面保持独立。
一些运营商意识到，面对日益增加的成本压力，迁移到云可以简化他们的运营，并让他们在扩展和缩减时更加灵活。在制造业中，我们在公共领域看到了更多来自 Microsoft 及其客户群的信息，这些客户群建立在数十年的业务和供应商对 Windows® 技术的熟悉基础之上。这最初专注于预测性维护和质量改进用例。
- 食品行业的包装先驱利乐采用新的数字工具，使其连接到云的机器能够准确预测设备何时需要维护。通过将包装线连接到 Microsoft Azure 云，利乐可以收集运营数据以帮助预测明智的维护时间。
- 由于强大且具有成本效益的人工智能 (AI) 的出现，制造商有了在大批量制造环境中保持质量的新方法。操作员可以实时分析摄像机输入，以物理或虚拟方式识别和标记有缺陷的小部件。潜在地，检查下线的每个零件已经成为可能——使用人工操作员既不经济也不实用。该解决方案在制造复杂的汽车零部件、价格敏感、大批量且通常对安全至关重要的方面特别有价值。
云运营商提供了各种旨在解决这些问题的 IoT 策略，但 OT 运营商仍然看到满足其要求所需的内容与可用架构之间存在鸿沟。幸运的是，新的架构可以让运营商有自己的蛋糕，也有自己的蛋糕。选择正确的系统架构将确保他们当前的运营不会受到影响，并且他们将受益于所有基于数据的优化，即：
- 通过软硬件解耦，大幅降低维护和升级成本
- 系统可以更加灵活，以显着降低成本、风险和时间来响应不断变化的需求。
- 系统变得可观察，这开启了收集数据、提供独特见解和闭环优化的能力。
面临的挑战是提供这些功能，同时保持 OT 网络至关重要的属性，包括系统正常运行时间、确定性实时功能和对网络攻击的免疫力。
这种类型的系统所需的架构就是我们所说的“关键任务边缘”，将 IT 基础设施的扩展优势与嵌入式平台的可靠性、确定性实时行为安全地结合在一起。属性包括;
- 气隙 ：系统架构师必须精确定义 CPU、内存和 IO 资源并将其专用于特定的虚拟机。这些虚拟机需要相互隔离，包括北向和南向连接。这使 OT 和云应用程序能够驻留在同一系统上
- OT 可管理性 ：系统在配置和设置的管理和控制上应该是灵活的。虽然系统应在本地进行管理，但特定工作负载应由云更新和管理。
- 性能 ：必须保证 PLC、PAC 和 ECU 等工作负载的实时性能。这意味着在车间托管云工作负载的系统也可以有一个专用分区，可以作为物理 PLC 的备份。
- 高可用性 ：在单个系统内、一个单元中的两个系统以及整个生产线的不同级别实施高可用性。
- 编排框架集成 ：边缘系统需要与本地或基于云的管理框架一起使用。例如，工厂中的系统应将其部分工作负载用于形成 Kubernetes 集群。
总之，任务关键型边缘架构可以让 OT 运营商在他们的工厂车间部署云连接服务和工作负载，而不会影响他们当前的运营。这是通过使工厂车间的边缘系统能够运行多个隔离工作负载来实现的，包括实时、人工智能/机器学习、安全等。此外，可以将这些隔离工作负载组合起来运行 Kubernetes 编排的容器工作负载。
Lynx Software Technologies 产品管理副总裁 Pavan Singh
工业技术