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奥迪引领智能制造: 借助 VMware Cloud Foundation Edge 打造软件定义工厂

VMware中国 2025-04-11
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在竞争激烈的汽车行业,数字化转型早已不再是可选项,而是保持竞争优势的必由之路。作为行业领先者,奥迪正通过其前瞻性的 Edge Cloud 4 Production(EC4P)项目引领这一转型浪潮——该项目已率先落地于位于德国、标志性车型 Audi e-tron GT 的生产基地 Boellinger Hoefe 工厂。
通过与 Broadcom、Siemens、Codesys 和 Cisco 等技术企业的战略合作,奥迪打破了 IT(信息技术)与 OT(操作技术)之间传统的界限,构建了一个以软件定义为核心的工厂自动化环境,重新定义了汽车制造的新范式。
本文将重点介绍奥迪在传统基础设施下所面临的技术挑战,以及 VMware Cloud Foundation Edge(VCF Edge)如何助力其实现智能制造目标。
一、面临的挑战:传统基础设施的局限
在采用创新方案之前,奥迪在生产系统方面面临以下核心问题:
  • 基础设施成本高昂

奥迪在产线中为制造执行系统(MES)、计算机视觉、工具控制、预测性维护等任务分别部署了独立的工业 PC(IPC);同时,为实时控制任务部署了可编程逻辑控制器(PLC)。这类架构不仅初期投资大,且维护成本高。每次扩展业务功能,均需增加新的物理基础设施,造成成本持续上升。
  • 灵活性受限

在部署完成后,若需为现有 PLC 添加新功能较为困难。同时,计算与存储资源无法独立扩展,限制了系统弹性。
  • 部署与运维效率低下

部署或维护新系统均需技术人员现场操作,系统升级与补丁更新过程可能导致单台 IPC 最长 30 分钟的停机时间,影响生产效率。
  • 存在潜在安全隐患

安全补丁更新依赖人工操作,更新延迟易产生漏洞。缺乏数据不可变性机制,也增加了遭受勒索软件攻击的风险。

二、解决方案:在工厂现场部署 VMware Cloud Foundation Edge
为应对上述问题,奥迪引入并部署了 VMware Cloud Foundation Edge 解决方案,具体成果包括:
  1. 基础架构整合

    奥迪用本地服务器替代了生产线上原有的多个 IPC,通过统一的虚拟化平台运行各类工厂应用和员工支持系统。非实时核心工作负载如 MES、主控 PC、员工指导系统和车辆诊断等,均集中运行在 VCF 平台之上,实现产线边缘计算资源的高度整合。

  2. 管理中心化

    软件部署、更新及配置可通过中央控制台统一自动化管理,无需现场技术人员介入。

  3. 实时远程监控

    IT 团队可远程监控应用性能,进行负载均衡与资源优化,提升系统可用性。

  4. 本地低延迟数据处理

    本地服务器作为数据处理中心,对海量生产数据进行即时处理并快速分发至员工操作终端,指导下一步作业(例如告知工人下一应安装的部件)。

  5. 资源灵活调配

    系统支持在一台或多台服务器/集群上同时运行多个应用程序,管理员可根据业务需求灵活选择设备规格,按需扩展计算与存储能力。

  6. 高可用性保障

    VCF Edge 采用跨两个可用区的延伸集群架构,确保关键数据持续可用。当某个节点发生故障时,系统可自动将负载转移至其他节点,实现分钟级恢复,避免了因单个 IPC 故障而需手动更换设备的情况。

奥迪未来的EC4P计划包括在生产线和车身车间部署的VCF Edge集群上运行实时工作负载,例如虚拟PLC (vPLC)。这些将控制制造汽车零部件的机器人,提高自动化程度,并进一步整合IT和OT。此外,奥迪还将VCF Edge集群用于运行数据分析、物联网和计算机视觉应用程序,进一步提升其智能制造能力。 

三、关键成效:多维度带来的战略性收益
1. 敏捷性与可扩展性显著提升
  • 产线配置调整速度加快,适应生产切换更灵活
  • 存储与计算资源可独立扩容,满足多样化业务需求
  • 资源利用率大幅提升

2. 成本结构优化

  • 整合多个 IPC,显著减少硬件设备数量
  • 降低维护及支持成本
  • 软件升级与系统维护成本明显下降

3. 运营效率提升

  • 虚拟化架构支持更快部署与迁移
  • 远程管理简化日常运维
  • 实时数据驱动边缘决策,减少人为响应时间

4. 安全性加强

  • 自动化补丁降低系统暴露面
  • 高性能快照保护数据完整性
  • 引入不可变快照,增强勒索软件防护能力
  • 快速回滚减少生产中断

5. 停机时间显著减少
  • 高可用集群减少非计划中断
  • 自动更新缩短维护窗口
  • 智能遥测实现问题的主动发现与响应

四、展望未来:构建面向智能制造的基础平台
奥迪通过 VMware Cloud Foundation Edge 的部署,成功实现了从“物理硬件驱动”向“软件定义驱动”的基础架构升级,打造出一个融合计算、网络、存储、安全的现代工厂边缘平台。
该方案不仅提升了工厂的弹性和效率,更为汽车制造行业的数字化转型树立了范本。通过软硬解耦、集中控制、边缘智能与自动化融合,奥迪为未来智能制造工厂构建了一个可复制、可扩展的标准模型。

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