Edge Storage requirements

存储卡：智能工厂中通向分布式计算存储的关键

我们的时代已经到了工厂车间的机器可以彼此“交谈”，处理信息并学习自行做出实时的智能决策，并且几乎不需要人工干预就可以操作的地步——欢迎来到智能制造时代，也称为工业物联网（IIoT）或工业4.0。

数据挑战：传统工厂与智能工厂

在智能工厂中，传感器收集诸如温度，光和气流等数据。设备跟踪产量，监控资产、工人安全等等。工厂的机器产生了很多具有变化特征的内容：某些过程需要高反应度的数据，这些数据的数量会随着时间的推进而减小，他们通常是来自各种设备，并且从传感器和设备接收的恒定流量通常是非标准化和非结构化的。考虑到所有这些，最大的挑战是如何将“内容”转换为“上下文”，并使机器能够实时或近实时地处理持续不断的高速数据流，以进行自我诊断和学习并促进决策可以改善流程并防止中断。

下表比较了传统制造站点和智能工厂的存储用例和要求。

传统制造的存储	智能制造存储
操作系统 图片内容 日志文件 系统数据存储	综合生态系统 数据可视化，监视/控制 产品/过程检查和记录 趋势数据分析
要求 数据的完整性 数据丢失保护	要求 实时数据传输/存储 高存储容量 云存储备分的数据安全性

表1. 向传统工厂过渡到智能工厂（工业4.0）的存储解决方案和要求。

来源：“Use Cases of SD Cards in Industrial Applications,” a presentation by ATP MCBU Head Crystal Chang at Embedded World 2019.

数据如何改变制造业

根据领先的管理咨询公司麦肯锡公司的一份报告，用于制造业的包括物联网（IoT）在内的集体技术将在三个领域创造最大的价值，如下所示：

图1. 制造业中应用的物联网将在这些领域创造最大价值

为了使数据有价值，必须以最快的方式进行处理它们。企业变得越来越有竞争力，工业4.0可以通过使用高速数据更改生产流程来提高竞争力。 

对于许多关键操作而言，延迟是一个主要问题。任何额外的等待时间都可能中断运营并严重影响业务。由于加快生产过程的迫切需要，存储已从对云的高度依赖转移到分布式化计算。

分布式计算对智能制造的好处

分布式计算在智能制造中的应用是指存储和处理功能，可以在收集数据或执行某些操作的位置进行。与集中式位置（云）相反，分布式计算是去中心化的，因为资源和服务是在存储计算网关或服务器之间分配的，这些网关用作服务器，然后将数据发送到云。 

通过从集中式（云）存储向边缘（分布式）存储的根本转变，企业可以得到众多好处。例如，设备正常运行时间更长，维护成本更低，设备故障减少，制造效率提高以及整体运营得到改善。分布式存储支持收集工厂数据，这将帮助制造商快速找出导致生产质量下降或机器停机的问题的根本原因。

下面描述了典型的分布式计算架构。

图2. 智能制造的分布式存储和计算架构

这是制造环境中分布式计算的一些优势。

• 快速数据传输。分布式允许分析收集的数据，因此设备可以在毫秒内做出适当的响应。延迟的大幅减少加快了数据传输时间，因此工业设备可以进行调整并提高产量。通过仅将聚合数据发送到云，可以减少带宽需求。

• 智能自治。自治使智能工厂变得智能，这意味着工业设备可以基于收集，处理和分析的工厂信息来做出决策，而几乎不需要人工干预。

• 降低运营成本。工厂车间中的工具和机械等工业设备会生成大量数据。将所有这些都传输到云意味着更高的成本。通过收集流数据并进行实时使用，分布式计算可延长设备寿命并减少要传输到云的数据大小，从而对底线产生积极影响。

• 安全，隐私和合规性。使用公共云会导致一些隐私、法规和合规性问题。不同制造地点之间的数据传输会增加安全漏洞的风险。各国法律法规不同，这可能给全球制造商带来麻烦。通过独立运行分布式计算，企业可以确保更好的控制和更灵活的管理，以确保最佳的运行性能。

ATP“限工业应用”存储卡：智能工厂中通向分布式计算存储的关键

ATP电子公司认识到在工厂车间生成，收集，处理和分析的数据的巨大价值，从而可以制定关键业务决策。

IIoT网关在分布式提供存储和计算功能，可以存储和缓存来自智能连接设备的信息，以减轻计算任务的负担。以下是在以下制造方案中网关在分布式计算中必不可少的一些方案：

• 最低的延迟，或者需要实时洞察来制定决策，甚至几秒钟的延迟都可能影响运营。预测分析，方差检测，机器视觉和对象分类是其中分布式存储和处理至关重要的具体应用。

• 远程生产站点，到云的连接受限或不稳定。

• 受地理限制的数据隐私和居住权。可能需要先在本地处理敏感数据，以符合数据保护法律和法规。

• 减少将大量数据传输到云的高带宽成本。

网关基本上有两种类型：

• 本地化网关主要限于基本级别的分析。它们具有较小的尺寸，可安装在有限的空间中，以在不同的操作环境中进行多种用途。因此，它们需要紧凑的数据存储，灵活的容量，高可靠性以及对环境挑战的强大耐受力。

• 高级网关具有更高的计算能力，可以处理更复杂的分析，并且通常具有更大的尺寸，以容纳功能强大的处理器以及嵌入式和可移动的多个存储选项。

存储卡作为分布式网关的存储有什么优势？ATP工业存储卡非常适合分布式网关，提供前沿的可移动存储，可实现智能工厂中的智能分布式。它们提供便携式，可扩展的数据存储，以及即使时间有限或不稳定的网络访问，也可以快速传输，访问和检索数据，以进行对时间要求严格的决策。

A1 3D MLC存储卡提供出色的灵活性

智能工厂应用受益于ATP的A1工业级和汽车级存储卡，它所提供的更高的IOPS，更低的写入延迟和更低的功耗。这些卡的写入延迟降低了93％，随机读取/写入性能提高了3倍（与标准UHS-1卡相比），并具有1500/500 IOPS的性能，功耗降低了53％，坚固而耐用、可承受严酷环境和电源的挑战。它们易于扩展、方便携带，还具有最先进的安全技术来保护应用程序和数据。ATP A1卡使用3D MLC NAND闪存来增强可靠性和耐用性，最适用于需要数据完整性和响应能力的应用。

图3. ATP A1性能级SD卡的随机写入延迟降低了93％。

（注意：测试结果可能会因测试条件，平台，配置和固件设置而异。）

下表显示ATP工业存储卡满足IIoT应用程序的所有需求。

 表2. 满足关键IIoT要求的ATP“仅工业”存储卡的功能。

想要了解更多，请访问ATP网站或联系ATP代表/经销商。