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工業互聯網平臺是新一代信息通信網絡技術與工業經濟深度融合的關鍵基礎設施，通過對人、機、物的全面聯接，構建覆蓋全生產鏈、產業鏈、價值鏈的制造和服務體系，現階段采取以云平臺為基礎，其上疊加制造能力開放、知識經驗復用等功能的模式進行部署。然而，網聯設備的急劇增加以及數據分散性、碎片化的特征導致以云為核心的平臺模式處理能力捉襟見肘，工業互聯網平臺逐漸向云-邊-端一體化演進。本文分析工業互聯網環境下先進制造的共性特征和變革性需求，旨在探索如何構建滿足新特征、新需求的云-邊-端一體化平臺，并圍繞該問題總結了發展未來工業互聯網平臺面臨的五方面關鍵技術，即高效尋址與協議轉換、多維資源算力度量、網算控協同優化、實時邊緣操作系統以及平臺體系結構。在此基礎上，搭建了基于所提出云-邊-端一體化平臺的個性化定制裝配驗證平臺。

邊緣計算的廣泛應用讓我們能夠采用終端節點感知信息、分析信息進而反饋到物理系統中，邊緣計算不同于云計算，是將計算行為放置于終端設備，依據計算結果實時做出進一步的指令操作。本文首先闡述了邊緣計算的特性，并根據邊緣計算的邏輯架構分析了其可能面臨的安全威脅，最后給出了安全防御的建議。

在工業互聯網與邊緣計算的推動下，工業正進入變革期。要打破工業系統長期以來形成的壁壘，OT、CT與IT深度融合是亟需解決的挑戰。工業邊緣計算從終端智能化、網絡透明化與軟件虛擬化等三方面著手，從而形成一套OICT高度整合的工業數字底座，配合工業云平臺，實現對工業現場設備賦能，完成工業互聯網與邊緣計算的閉環，將在工業各個領域實現革命性突破，為工業互聯網落地奠定堅實的基礎。

就應用的普遍而言，當今工業自動化是唯一一個仍然使用專用計算機、PLC和DCS控制系統，而不是在系統邊緣使用標準計算平臺進行本地控制、優化、分析和數據提煉的行業。

隨著邊緣計算業務的逐步展開，各類行業用戶對于邊緣計算性能 的需求也日益明確，特別是在多個邊緣計算節點可選的情況下，用戶希 望能夠根據其位置到計算節點之間的時延以及用戶自身業務需求情況， 綜合選擇計算與網絡資源，即將算力資源與網絡資源融合后提供給上層 業務調用，也就是算網融合服務。為了實現此目標，需要解決算力度 量、算力感知、算力路由、算力交易以及算力編排等系列難題，因此算 力網絡技術應運而生。本文概要性地介紹了邊緣計算推動下的算網融合 趨勢、面臨的問題與挑戰，以及由此而產生的算力網絡等新型技術。

隨著ICT技術的不斷發展，云計算向各行業逐漸滲透，傳統的工控領域也受互聯網技術的影響，行業內傳統的系統軟件和系統解決方案正逐漸發生巨大的變化，但是在OT與IT的融合過程中，由于關注點、技術棧、應用場景、行業背景等諸多因素的阻礙，愈來愈流行的云計算技術在生產側落地的過程中遇到了諸多的挑戰。本文定位于傳統工控行業，利用云技術為邊緣平臺設計基礎的運行環境，該環境既能為傳統的工業服務（采集、實時、歷史等）提供支撐，也能融合當今先進的智能技術（機器視覺、機器學習、協同仿真等），具有兼容性、異構性、實時性、開發性、擴展性、可靠性、智能性、安全性等特點。

近年來，深度學習促進了人工智能的快速發展，并逐漸滲透到各行各業。然而人工智能訓練和推理所需的大量數據傳輸、算力資源調用會影響到系統的實時性能，從而導致該技術在工業應用中存在困難。眾所周知，實時性是工業自動化的一項指標，特別是在運動控制和自動駕駛方面更為重要。如果因人工智能而使得工業系統接收和發送數據、指令響應緩慢，那么工廠生產終將難以實現智能化突破，阻礙了人工智能在工業自動化中的普及。基于此，本文提出一種三實時架構，它涉及實時網絡、實時操作系統和實時調度，希望通過提出該架構引起業界廣泛的研究熱潮。

當前關于如何激勵更多邊緣節點參與邊緣計算環境仍然缺乏研究，為此本文首先基于斯塔克爾伯格博弈理論提出了在云—邊環境中單個云服務下行任務的激勵機制設計，考慮了云節點和邊緣節點間的博弈以及邊緣節點內部的博弈，該激勵機制能夠適應邊緣計算環境的動態性。同時提出了“云-邊-端”三層 架構環境中多個云服務下行任務的激勵機制；最后，本文提出了一種邊緣節點相互合作以實現資源分配均衡的合作激勵機制，該合作激勵機制能夠有效激勵邊緣節點貢獻資源以及均衡任務間的資源分配。此外，本文給出了關于該問題可進一步開展的重點研究工作。

實現工業互聯網價值離不開邊緣計算的支撐，而工業現場設備種類繁多， 領域特性又大相徑庭，目前工業邊緣計算應用雖然已有一定數量，但通用性較差。工業邊緣計算是OT與IT融合的典型應用場景，工業邊緣APP需要同時支撐邏輯運動控制、監控人機界面等OT應用與視覺檢測、數據采集分析、預測性維護、生產管理等IT應用。通過IEC 61499標準與微服務、容器化技術融合，工業邊緣應用可以實現多種編程語言混合設計，通過軟硬件解耦靈活部署到任意邊緣節點， 從而實現工業互聯網從數據到模型再到控制的完整閉環，真正為制造業賦能。

當前全球數字化浪潮蓬勃興起，邊緣計算通過就近提供計算、網絡、智能等關鍵能力，加速賦能經濟轉型升級，已逐步成為計算體系的新方向、信息領域的新業態、產業轉型的新平臺，整體上處于高速發展階段，正從概念普及加速走向務實部署，受到了學術界和產業界的廣泛關注。Gartner、IEEE等權威機構將邊緣計算作為2020年十大技術方向，中國科學院和中國工程院在 《2020研究前沿》、《全球工程前沿2020》中，將邊緣計算列入信息領域十大技術前沿。據Research and Market預測，邊緣計算市場規模2018~2022年復合增長率超30%；據CB Insights預測，2023年全球邊緣計 算市場有望達到340億美元[1]。本文從學術界及產業界兩個維度深入剖析邊緣計算概念內涵、學術方向、產業 路徑，綜述邊緣計算在核心環節發展面臨的挑戰和問題，研判邊緣計算未來發展態勢與方向。