肖建超

(廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 廊坊 065001)

0 引言

智能制造是基于新時(shí)期信息技術(shù)與制造技術(shù)融合，貫穿于生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、服務(wù)等多個(gè)制造活動(dòng)環(huán)節(jié)，具有自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策以及自主適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。智能制造作為新型產(chǎn)業(yè)變革方向，是制造行業(yè)融入數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的主要形式，能夠加快我國(guó)制造行業(yè)轉(zhuǎn)型，促使制造企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍不斷拓展。智能制造生產(chǎn)促使制造企業(yè)使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備增多，制造企業(yè)需要日常維護(hù)的計(jì)算機(jī)設(shè)備也隨之增多，在智能制造體系下，制造企業(yè)需要重視計(jì)算機(jī)的運(yùn)維，并以計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的方式強(qiáng)化智能制造體系中各項(xiàng)計(jì)算機(jī)設(shè)備控制。

1 計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維面臨的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維面臨的問(wèn)題有5個(gè)：(1)大型企業(yè)內(nèi)部擁有大量的計(jì)算機(jī)終端，而且位置分散，需要建立遠(yuǎn)程運(yùn)維體系。(2)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)具有一定的封閉性，設(shè)立準(zhǔn)入機(jī)制，防止其他終端惡意接入。(3)公司因?yàn)閮?nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息安全，采用了物理隔離技術(shù)，無(wú)法利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的手動(dòng)修正功能，企業(yè)內(nèi)部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需構(gòu)建統(tǒng)一的修正系統(tǒng)。(4)公司必須構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部安全防御系統(tǒng)，以保障公司對(duì)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的安全性，并完成公司對(duì)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)總體的安全保護(hù)[1]。(5)杜絕公司員工私自利用網(wǎng)絡(luò)下載系統(tǒng)軟件，并設(shè)置源頭未知的APP，埋下內(nèi)網(wǎng)的隱患，完善軟件系統(tǒng)設(shè)備管理，為公司員工創(chuàng)造安全可靠的系統(tǒng)軟件加載途徑。

2 計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維的功能設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)本身的操作性能較好，且在桌面管理功能的輔助下，各項(xiàng)計(jì)算機(jī)功能都被顯示到桌面當(dāng)中，受到操作人員的管理操作。在對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)過(guò)程中，維護(hù)人員需要密切關(guān)注計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)狀態(tài)、軟件狀態(tài)，了解計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)補(bǔ)丁是否缺失，檢測(cè)計(jì)算機(jī)是否受到木馬病毒的攻擊[2]。但是，現(xiàn)代企業(yè)普遍使用計(jì)算機(jī)設(shè)備辦公，在需要日常維護(hù)的設(shè)備逐漸增多情況下，維護(hù)人員的工作量驟增。因此，需要借助計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)，對(duì)企業(yè)的各個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。此時(shí)遠(yuǎn)程終端運(yùn)維的功能需求如下：(1)桌子管理軟件應(yīng)擁有良好的兼容性能力，可以對(duì)種類繁多的電腦桌子實(shí)行集成管理工作[3]。(2)運(yùn)維人員通過(guò)桌面軟件，可以查看局域網(wǎng)內(nèi)電腦桌面的狀態(tài)，同時(shí)也可以判斷該電腦的情況。(3)完成監(jiān)控臺(tái)與微機(jī)終端用戶的聯(lián)系，從監(jiān)控臺(tái)通過(guò)給負(fù)責(zé)管理的微機(jī)終端用戶傳送補(bǔ)丁、應(yīng)用軟件及其安全措施等。(4)通過(guò)制作專門(mén)的微機(jī)終端用戶管理報(bào)告，向運(yùn)維部門(mén)報(bào)告負(fù)責(zé)管理微機(jī)終端工作的詳細(xì)情況[4]。

3 工業(yè)場(chǎng)景下計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 工業(yè)場(chǎng)景下計(jì)算機(jī)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)架構(gòu)

智能制造的理念與運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展處于接近同步狀態(tài)，傳統(tǒng)制造行業(yè)采用現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)檢測(cè)的方式，計(jì)算機(jī)設(shè)備的故障檢測(cè)也需要運(yùn)維人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢查或者是軟硬件設(shè)備的檢查[5]。而在信息時(shí)代，云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)均被運(yùn)用到制造領(lǐng)域，并且形成了智能制造的概念，運(yùn)維技術(shù)也因此形成了終端遠(yuǎn)程運(yùn)維形式，將故障診斷、網(wǎng)絡(luò)檢查、狀態(tài)檢測(cè)、設(shè)備預(yù)測(cè)等多種形式集中起來(lái)，此時(shí)的遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)形成了如圖1所示的架構(gòu)。

圖1 終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用架構(gòu)

從工業(yè)場(chǎng)景來(lái)看，在終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需要先考慮到對(duì)象層的設(shè)備狀態(tài)，了解對(duì)象層設(shè)備的具體數(shù)量以及設(shè)備的具體參數(shù)。因?yàn)樵趯?duì)象層監(jiān)測(cè)期間，會(huì)形成大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，此時(shí)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)所形成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅需要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，也對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性提出更高要求[6]。云計(jì)算技術(shù)與終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)結(jié)合，改變傳統(tǒng)分布式監(jiān)測(cè)診斷模式的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)的收集效率和計(jì)算效率，而云計(jì)算技術(shù)中的邊緣計(jì)算方式更是對(duì)于數(shù)據(jù)時(shí)效性要求發(fā)揮出重要作用[7]。

3.2 云端

云端是終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的最頂層架構(gòu)，其所承擔(dān)的是遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的數(shù)據(jù)處理工作，如圖1所示。云端將從對(duì)象層獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整理出來(lái)并分析，構(gòu)建關(guān)于計(jì)算機(jī)設(shè)備的壽命預(yù)測(cè)模型以及故障模型，以此來(lái)判斷設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)操作和故障診斷操作。云端將終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)系統(tǒng)中的故障診斷、狀態(tài)檢測(cè)、預(yù)測(cè)維護(hù)以及設(shè)備管理等功能總結(jié)起來(lái)，為用戶提供可視化后的結(jié)果，此時(shí)終端遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)的操作人員可以登錄到手機(jī)端、PC端或者是平板端，訪問(wèn)該系統(tǒng)[8]。

基于云端的遠(yuǎn)程運(yùn)維模式是未來(lái)的發(fā)展方向。(1)云計(jì)算能力強(qiáng)大。云端的計(jì)算能力有目共睹，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)量大。若是針對(duì)單個(gè)或部分系統(tǒng)實(shí)施的遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)，則企業(yè)可以利用自建的數(shù)據(jù)中心或前文所介紹的邊緣層實(shí)現(xiàn)運(yùn)維服務(wù)目的。(2)云端系統(tǒng)的信息渠道較廣。但遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)系統(tǒng)中的故障診斷和可預(yù)見(jiàn)性管理服務(wù)則完全依賴于資料源，因此必須提供足夠多的信息以支持建模。對(duì)于常規(guī)的運(yùn)維業(yè)務(wù)技術(shù)只能夠檢測(cè)常發(fā)故障，對(duì)單一、偶發(fā)故障由于數(shù)據(jù)容量不足很難進(jìn)行檢測(cè)。云端服務(wù)器的信息源可能是不同領(lǐng)域，不同平臺(tái)，不同行業(yè)的信息，資料容量更加全面，分析與判斷更加精確[9]。(3)通用性強(qiáng)。云端平臺(tái)不僅僅針對(duì)一種設(shè)備提供服務(wù)，在大數(shù)據(jù)的支持下，同一個(gè)平臺(tái)可針對(duì)不同的設(shè)備提供服務(wù)，相對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)維系統(tǒng)更為靈活。

3.3 傳輸層

傳輸層指的是將工業(yè)和云端設(shè)備相連的互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)或?qū)Ｓ没ヂ?lián)網(wǎng)將工業(yè)的數(shù)據(jù)到云端。對(duì)遠(yuǎn)程運(yùn)維與管理系統(tǒng)建設(shè)來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸層上應(yīng)該按照實(shí)際狀況選用最合適的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。因?yàn)橹袊?guó)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠焚|(zhì)、安全性、速度等都有完整的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且中國(guó)目前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基本都由三大運(yùn)營(yíng)商供應(yīng)，許多企業(yè)都忽視了網(wǎng)絡(luò)安全要素[10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年，在中國(guó)工程領(lǐng)域中暴露于網(wǎng)絡(luò)上的VxWorks系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到了15 000多臺(tái)，而當(dāng)中出現(xiàn)無(wú)補(bǔ)丁或是補(bǔ)丁更新不及時(shí)的計(jì)算機(jī)達(dá)到了30%。所有操作系統(tǒng)都面臨著信息泄露、遭到黑客攻擊等的問(wèn)題。

3.4 邊緣層

邊界層是鏈接工業(yè)場(chǎng)景與上層云端的層次，承載著設(shè)備連接、信息收集、協(xié)商適配、數(shù)據(jù)緩存、信息清洗、信息處理等工作功能。在非企業(yè)場(chǎng)所的遠(yuǎn)程運(yùn)維體系中，邊界層也不是必需的，所有邊界層的工作功能都可在云端完成。不過(guò)在大部分工業(yè)場(chǎng)合中都必須設(shè)置邊界層。這是因?yàn)橄啾扔谶吔鐚樱贫擞?jì)算存在以下劣勢(shì)[11]。

(1)實(shí)時(shí)性較差。云計(jì)算的數(shù)據(jù)處理率受干擾原因較多，主要包括上網(wǎng)寬帶、運(yùn)算任務(wù)數(shù)量、要求的相關(guān)環(huán)節(jié)等。盡管中國(guó)現(xiàn)在正在大力發(fā)展如5G等國(guó)際領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬水平還不能承載更復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。比如，前文中提及的鋼鐵、發(fā)電等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的資料流量過(guò)大，使用云計(jì)算技術(shù)就很難滿足實(shí)際需求。

(2)比較依賴網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。部分工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣，例如偏遠(yuǎn)山地、隧道等特殊場(chǎng)景下很難有完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸經(jīng)濟(jì)成本較高。由于目前中國(guó)國(guó)內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商大多按照數(shù)據(jù)流量來(lái)收費(fèi)，因此過(guò)高的傳輸速度和流量將會(huì)為企業(yè)帶來(lái)更高的生產(chǎn)成本。可以通過(guò)邊界層技術(shù)來(lái)處理上述問(wèn)題。因?yàn)檫吔鐚油ǔＮ挥诠I(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可以在大數(shù)據(jù)產(chǎn)生側(cè)迅速地響應(yīng)需求，同時(shí)降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴性，從而實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較少時(shí)延高安全性的特點(diǎn)。

3.5 對(duì)象層

對(duì)象層是遠(yuǎn)程管理運(yùn)維信息技術(shù)的基石，是遠(yuǎn)程管理運(yùn)維信息的源頭。利用傳感器可以對(duì)對(duì)象系統(tǒng)實(shí)施“狀況檢測(cè)”獲得各種技術(shù)參數(shù)，即時(shí)傳輸至上層。對(duì)象層為遠(yuǎn)程運(yùn)維信息系統(tǒng)基本構(gòu)成要素，承載遠(yuǎn)程運(yùn)維信息技術(shù)中“狀況檢測(cè)”的主要功能。整個(gè)遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)都是建立在狀態(tài)監(jiān)控上的。一旦無(wú)法準(zhǔn)確地獲得數(shù)據(jù)，整個(gè)遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)就無(wú)法啟動(dòng)[12]。鑒于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜多樣，各個(gè)企業(yè)設(shè)置對(duì)象層所應(yīng)考慮的因素也多種多樣。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)智慧制造戰(zhàn)略的持續(xù)深入，依托云端的遠(yuǎn)程管理運(yùn)維科技也將是中國(guó)未來(lái)管理運(yùn)維科技的主要發(fā)展方向。比較目前的遠(yuǎn)程管理運(yùn)維科技，依托云端的遠(yuǎn)程管理運(yùn)維將具備運(yùn)算力強(qiáng)大、檢測(cè)與預(yù)警力強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但是，要想真正全面運(yùn)用于制造業(yè)場(chǎng)景，還尚有不少工作要做，如對(duì)當(dāng)前的制造業(yè)環(huán)境進(jìn)行改革、完善網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)、完善平臺(tái)及自身能力等。但可以預(yù)料的是，隨著上述問(wèn)題的逐步破解，該科技將成為中國(guó)智慧制造業(yè)總體技術(shù)中不可分割的關(guān)鍵部分。