將設(shè)備布置在靠近機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)邊緣附近，可以采集更多數(shù)據(jù)。相較于在集中位置進(jìn)行分析，在邊緣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析速度更快。在數(shù)據(jù)源附近收集數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析，可以讓用戶更好地了解他們的生產(chǎn)系統(tǒng)。

許多工業(yè)設(shè)施都有大量老舊設(shè)備和無法滿足需求的輪詢協(xié)議。邊緣計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的現(xiàn)代化并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)可以獲得更多延遲較低的數(shù)據(jù)。它還使公司內(nèi)部更多部門成為數(shù)據(jù)消費(fèi)者。此外，它可以使邊緣數(shù)據(jù)成為事實(shí)真相的一個(gè)來源，從而提高數(shù)據(jù)的可靠性。邊緣計(jì)算也是增強(qiáng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的理想選擇。

01從老舊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)

幾乎每家公司都有老舊設(shè)備。從老舊設(shè)備處獲取數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)奖O(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)以及其它系統(tǒng)，可能是勞動(dòng)密集型的任務(wù)，尤其在每個(gè)設(shè)備都必須連接時(shí)更是如此。公司必須輪詢?cè)撔畔ⅰ?chuàng)建映射，并確切地知道每個(gè)設(shè)備的信息。這會(huì)涉及到很多工作。

通過在邊緣進(jìn)行映射，邊緣計(jì)算可以簡(jiǎn)化基礎(chǔ)架構(gòu)，并使用發(fā)布/ 訂閱協(xié)議消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸（MQTT），可以更有效的提供數(shù)據(jù)。MQTT 設(shè)備可以報(bào)告異常狀態(tài)。

如果僅在數(shù)據(jù)變更時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，意味著網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量就會(huì)比較少。這意味著用戶可以更快地獲得更多數(shù)據(jù)。例如，如果應(yīng)用程序需要50 毫秒的運(yùn)行速率，那么來自中央系統(tǒng)的輪詢策略可能無法滿足該需求。當(dāng)設(shè)備布置在控制器旁邊并發(fā)布該數(shù)據(jù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)更快的速率并獲取更多信息。

02邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

即插即用設(shè)備可以簡(jiǎn)化邊緣計(jì)算，而且需要的維護(hù)較少。數(shù)據(jù)一旦發(fā)布，SCADA 就可以訪問，其它系統(tǒng)亦可訪問，例如企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、IT 或商業(yè)智能。通過MQTT 和激勵(lì)的有效負(fù)載規(guī)范，許多系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)新數(shù)據(jù)或信息，而無需知道終端設(shè)備的信息。根據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用的不同，邊緣計(jì)算機(jī)可以發(fā)送原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)子集、經(jīng)預(yù)處理的信息，以及已經(jīng)據(jù)此執(zhí)行的信息或某種組合。

隨著數(shù)據(jù)收集越來越容易，控制也越來越順利。雖然用戶仍然需要將數(shù)據(jù)回傳到可編程邏輯控制器（PLC），但效率更高。邊緣計(jì)算還可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)過程控制（APC）。軟件平臺(tái)只能實(shí)現(xiàn)APC，但通常很昂貴且具有很強(qiáng)的專業(yè)性。

邊緣計(jì)算使這個(gè)世界變得更容易理解。因?yàn)橛懈嗨惴梢岳?，?gòu)建模型也就更容易，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)過程也變得更簡(jiǎn)單。這是邊緣計(jì)算令人興奮的所在。離控制器越近，整個(gè)過程就越快。

在談到物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時(shí)，這些設(shè)備不是讓單個(gè)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地連接到云端或彼此之間相互連接，而是首先連接到邊緣設(shè)備，然后邊緣設(shè)備再連接到云端。邊緣設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)緩沖，減少必須傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，這有助于提高效率和服務(wù)質(zhì)量。

在工業(yè)制造中，許多控制系統(tǒng)都建立在本地以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上。這些網(wǎng)絡(luò)可能包括本地商業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器（PLC）和通常被稱為人機(jī)界面（HMI）的工業(yè)觸摸屏。將本地網(wǎng)絡(luò)連接到更大的公共網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器計(jì)算機(jī)，可以帶來諸多好處。

邊緣設(shè)備和云端的交互方式類似于機(jī)場(chǎng)。中央機(jī)場(chǎng)的航空樞紐連接到其它地方。將云端視為樞紐，將邊緣設(shè)備視為較小的本地機(jī)場(chǎng)。圖片來源：MartinCSI

邊緣是這些本地網(wǎng)絡(luò)和云端之間的邊界。邊緣設(shè)備提供云端和本地網(wǎng)絡(luò)之間的接口。邊緣設(shè)備和云端之間的交互方式有點(diǎn)類似于機(jī)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。中央機(jī)場(chǎng)是樞紐，通常位于較大的城市，航班飛往這些城市。飛機(jī)進(jìn)出樞紐機(jī)場(chǎng)的航線是輻條。較小的城市有到樞紐機(jī)場(chǎng)的轉(zhuǎn)機(jī)航班?？梢詫⒃贫艘暈闃屑~，將邊緣設(shè)備視為較小的本地機(jī)場(chǎng)。

很多現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)并未直接連接到云端。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括域、域名系統(tǒng)（DNS）、動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）、防火墻等IT 標(biāo)準(zhǔn)并沒有就位。重新開始設(shè)計(jì)本地網(wǎng)絡(luò)，通常耗費(fèi)大量時(shí)間，并且成本非常高。

但是，通過添加邊緣設(shè)備，使得現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可以連接到云端，而無需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大的升級(jí)換代。邊緣設(shè)備整合IT 實(shí)踐，例如防火墻、傳輸層安全性（TLS）/ 安全套接字層（SSL）安全協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）。這使得現(xiàn)有設(shè)備（包括PLC 和HMI）通過邊緣設(shè)備與云端交換數(shù)據(jù)，而邊緣設(shè)備在云端和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)之間提供隔離和安全性。

03計(jì)算資源

邊緣計(jì)算的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是一些計(jì)算資源可以由邊緣設(shè)備提供，而不是在云端或由本地控制系統(tǒng)處理。例如，以需要數(shù)據(jù)收集和分析的工業(yè)控制應(yīng)用為例?，F(xiàn)有的控制系統(tǒng)可能未配置能夠收集和分析大量數(shù)據(jù)的設(shè)備。即使配置了這樣的設(shè)備，其主要功能也不是數(shù)據(jù)收集和分析，而是保持制造流程的運(yùn)行。

基于云端的系統(tǒng)有很多工作要做，包括提供數(shù)據(jù)、提供報(bào)告以及處理數(shù)十個(gè)其它控制系統(tǒng)和最終用戶的請(qǐng)求。通過讓邊緣設(shè)備處理一些數(shù)據(jù)收集、緩沖和分析，可以減輕基于云的系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并且可以讓控制系統(tǒng)著力于執(zhí)行其關(guān)鍵任務(wù)。

多個(gè)邊緣設(shè)備使用戶可以將現(xiàn)有控制系統(tǒng)連接到云端。其中一些使用戶可以將現(xiàn)有控制系統(tǒng)連接到基于云端的系統(tǒng)，而幾乎不需要修改現(xiàn)有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。通過選擇包含網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）、防火墻、第2 層交換和第3 層路由等技術(shù)的邊緣設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)這些功能。

04減少成本和停機(jī)時(shí)間

在現(xiàn)實(shí)世界中，有很多例子可以證明邊緣計(jì)算是如何產(chǎn)生重大影響的。以半導(dǎo)體工廠為例，該工廠的工具可以將硅片布置在光盤上。這些工具經(jīng)過精細(xì)的調(diào)整，誤差很小。在運(yùn)行時(shí)，利用這些復(fù)雜模型的邊緣計(jì)算，可以確定項(xiàng)目是否偏離軌道。在真正出現(xiàn)問題之前，邊緣計(jì)算機(jī)有助于進(jìn)行調(diào)整（或根據(jù)體系結(jié)構(gòu)的不同，直接進(jìn)行調(diào)整）。由于廢品導(dǎo)致的材料浪費(fèi)，可能意味著成千上萬美元的損失。在很多應(yīng)用中，與傳統(tǒng)計(jì)算相比，邊緣計(jì)算由于響應(yīng)時(shí)間更短，可以節(jié)省更多成本。

另一個(gè)例子是設(shè)備故障的預(yù)測(cè)。設(shè)備可能非常昂貴，價(jià)值數(shù)十萬甚至數(shù)百萬美元不等。對(duì)企業(yè)來講，將資金用于購(gòu)買未使用的資產(chǎn)作為備件存放在倉(cāng)庫(kù)中非常不經(jīng)濟(jì)。如果設(shè)備損壞，需要一兩天才能更換完畢，可能會(huì)損失數(shù)百萬美元的收入。用戶是否愿意承擔(dān)這種風(fēng)險(xiǎn)？如果公司配置了邊緣設(shè)備，可以收集數(shù)據(jù)并將其與這些模型進(jìn)行比較，則可以檢測(cè)到人類無法發(fā)現(xiàn)的模式。設(shè)備故障的發(fā)現(xiàn)時(shí)間對(duì)公司幫助很大。由于它們專注于該設(shè)備，因此在邊緣工作的效果更佳。

機(jī)器學(xué)習(xí)和分析提供了更多選擇和新技術(shù)。市場(chǎng)上已有多種多樣的邊緣計(jì)算平臺(tái)可供客戶選擇，以尋求目前最適合企業(yè)的實(shí)用解決方案。了解有哪些邊緣計(jì)算產(chǎn)品和平臺(tái)，哪些是開放的、具有互操作性的，對(duì)客戶來說十分重要。由于具有許多邊緣計(jì)算選項(xiàng)，客戶可以選擇更高性能、更具有互操作性的硬件和軟件，而無需鎖定一個(gè)供應(yīng)商。