通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT ）來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，部署傳感器來測量、監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)，從而提高效率，并增加生產(chǎn)經(jīng)營的收入，越來越多的制造企業(yè)正受益于此。

這些新連接起來的工廠,所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量驚人，甚至可以用拍字節(jié)(100萬千兆字節(jié))來衡量:連接在工業(yè)控制系統(tǒng) (ICS) 上的傳感器、自主的無人值守機(jī)器、工業(yè)機(jī)器人以及覆蓋全場的視頻監(jiān)控?cái)z像頭，產(chǎn)生了數(shù)以百萬計(jì)的數(shù)據(jù)流。

利用傳統(tǒng)的信息技術(shù)(IT)方法來處理運(yùn)營技術(shù)(OT)環(huán)境，已經(jīng)無法滿足在需要與供應(yīng)商互聯(lián)的、受控的、嚴(yán)苛的運(yùn)營環(huán)境中，對容量、延遲、移動(dòng)性、可靠性、安全性、保密性和網(wǎng)絡(luò)帶寬等方面提出的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在是時(shí)候采用新的架構(gòu)方法，使IIoT可以在霧計(jì)算中充分發(fā)揮其潛能。

圖 1: 圖中顯示了 OpenFog架構(gòu)的8支柱模型，包括安全性、可擴(kuò)展性、開放性、自主性、可靠性/可用性/可服務(wù)性（RAS）、靈活性、層次結(jié)構(gòu)和可編程性。本文圖片來源: OpenFog 聯(lián)盟

定義霧計(jì)算

霧計(jì)算是為數(shù)據(jù)密集、高性能計(jì)算、高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的。霧是一種新興的分布式體系架構(gòu)，它在云和與之相連接的設(shè)備之間架起橋梁，而不需要在現(xiàn)場和工廠中建立永久的云連接。通過選擇性地轉(zhuǎn)移計(jì)算、存儲(chǔ)、通信、控制，霧計(jì)算可以在靠近物聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器（這是數(shù)據(jù)產(chǎn)生和使用）的地方來制定決策。它是云計(jì)算的有益補(bǔ)充，而不是完全替代，這樣就可以在生產(chǎn)制造環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、安全和建設(shè)性地使用IIoT。

霧有時(shí)也被稱為邊緣計(jì)算，但它們之間有關(guān)鍵的區(qū)別。霧是邊緣功能的超集。霧架構(gòu)將資源和數(shù)據(jù)源與駐留在南北邊緣設(shè)備 (云到傳感器)、東西邊緣設(shè)備(功能到功能或點(diǎn)對點(diǎn)) 的層次結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，以獲得最大效率。邊緣計(jì)算往往僅限于少量的南北層，通常與簡單的協(xié)議網(wǎng)關(guān)功能相關(guān)。

霧節(jié)點(diǎn)是霧體系結(jié)構(gòu)的基本元素。霧節(jié)點(diǎn)可以是任何提供霧架構(gòu)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和加速元素的設(shè)備。如，工業(yè)控制器、交換機(jī)、路由器、嵌入式服務(wù)器、復(fù)雜網(wǎng)關(guān)、可編程邏輯控制器 (PLC) 以及智能物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)）等。

圖 2: 智能工廠中的霧節(jié)點(diǎn): 單個(gè)機(jī)器、制造單元和生產(chǎn)線相互連接起來，以優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來提供服務(wù)交付。

使工廠受益的霧架構(gòu)

工廠可以充分利用霧節(jié)點(diǎn)層的數(shù)據(jù)流，使工廠間連接的更好。位于總體結(jié)構(gòu)上較低層級(jí)的霧節(jié)點(diǎn)，如單個(gè)計(jì)算機(jī)，可以直接連接到本地傳感器和執(zhí)行器上，以便能夠及時(shí)分析數(shù)據(jù)，解釋異常工況。如果已經(jīng)獲得授權(quán)的話，它還可以自主地響應(yīng)和補(bǔ)償問題或解決問題。另外，霧節(jié)點(diǎn)還可以將更高級(jí)別霧層次結(jié)構(gòu)的適當(dāng)服務(wù)請求，發(fā)送給擁有更好的技術(shù)資源、機(jī)器學(xué)習(xí)能力或維護(hù)服務(wù)的提供商。

如果工況需要實(shí)時(shí)決策，例如在設(shè)備受損之前將其停機(jī)，或調(diào)整關(guān)鍵過程參數(shù)，霧節(jié)點(diǎn)可以提供毫秒級(jí)延遲的分析和操作。制造商不必通過云數(shù)據(jù)中心的路由來實(shí)現(xiàn)此實(shí)時(shí)決策。這有助于避免潛在的延遲問題、隊(duì)列延遲或網(wǎng)絡(luò)/服務(wù)器停機(jī)時(shí)間，而這些延遲都會(huì)導(dǎo)致工業(yè)事故、降低生產(chǎn)效率或產(chǎn)品質(zhì)量。

在工廠中，位于較高層次的霧節(jié)點(diǎn)，可以獲得對工業(yè)過程更廣闊的視角。它們可以添加更多的功能，如生產(chǎn)流水線操作的可視化、監(jiān)視故障機(jī)器的狀態(tài)、生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整、生產(chǎn)計(jì)劃的修改、訂購供應(yīng)以及將警報(bào)發(fā)送給合適的人。

用于工業(yè)領(lǐng)域的霧計(jì)算

為了說明在更惡劣的環(huán)境中霧計(jì)算是如何工作的，讓我們先了解一下使用壓力和流量傳感器、控制閥和泵的輸油管線。傳統(tǒng)上，遠(yuǎn)程傳感器讀取完數(shù)據(jù)后，并通過昂貴的衛(wèi)星鏈路傳輸?shù)皆浦校瑥亩M(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及檢測異常情況。云端將命令回傳給操作員，以便其進(jìn)行閥門位置調(diào)整等操作。