將設備布置在靠近機器的網絡邊緣附近，可以采集更多數據。相較于在集中位置進行分析，在邊緣對數據進行分析速度更快。在數據源附近收集數據并對其進行分析，可以讓用戶更好地了解他們的生產系統。

許多工業設施都有大量老舊設備和無法滿足需求的輪詢協議。邊緣計算可以實現這些設備的現代化并對其進行簡化，同時可以獲得更多延遲較低的數據。它還使公司內部更多部門成為數據消費者。此外，它可以使邊緣數據成為事實真相的一個來源，從而提高數據的可靠性。邊緣計算也是增強工業物聯網（IIoT）的理想選擇。

01從老舊設備傳輸數據

幾乎每家公司都有老舊設備。從老舊設備處獲取數據，并將其傳輸到監控和數據采集（SCADA）系統以及其它系統，可能是勞動密集型的任務，尤其在每個設備都必須連接時更是如此。公司必須輪詢該信息、創建映射，并確切地知道每個設備的信息。這會涉及到很多工作。

通過在邊緣進行映射，邊緣計算可以簡化基礎架構，并使用發布/ 訂閱協議消息隊列遙測傳輸（MQTT），可以更有效的提供數據。MQTT 設備可以報告異常狀態。

如果僅在數據變更時發送數據，意味著網絡上傳輸的數據流量就會比較少。這意味著用戶可以更快地獲得更多數據。例如，如果應用程序需要50 毫秒的運行速率，那么來自中央系統的輪詢策略可能無法滿足該需求。當設備布置在控制器旁邊并發布該數據時，可以實現更快的速率并獲取更多信息。

02邊緣計算的優勢

即插即用設備可以簡化邊緣計算，而且需要的維護較少。數據一旦發布，SCADA 就可以訪問，其它系統亦可訪問，例如企業資源規劃（ERP）、IT 或商業智能。通過MQTT 和激勵的有效負載規范，許多系統可以自動發現新數據或信息，而無需知道終端設備的信息。根據架構和應用的不同，邊緣計算機可以發送原始數據、數據子集、經預處理的信息，以及已經據此執行的信息或某種組合。

隨著數據收集越來越容易，控制也越來越順利。雖然用戶仍然需要將數據回傳到可編程邏輯控制器（PLC），但效率更高。邊緣計算還可以實現高級過程控制（APC）。軟件平臺只能實現APC，但通常很昂貴且具有很強的專業性。

邊緣計算使這個世界變得更容易理解。因為有更多算法可以利用，構建模型也就更容易，實時調節過程也變得更簡單。這是邊緣計算令人興奮的所在。離控制器越近，整個過程就越快。

在談到物聯網（IoT）時，這些設備不是讓單個設備點對點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備，然后邊緣設備再連接到云端。邊緣設備可以實現緩沖，減少必須傳輸的數據總量，這有助于提高效率和服務質量。

在工業制造中，許多控制系統都建立在本地以太網網絡上。這些網絡可能包括本地商業網絡、工業計算機、可編程邏輯控制器（PLC）和通常被稱為人機界面（HMI）的工業觸摸屏。將本地網絡連接到更大的公共網絡或服務器計算機，可以帶來諸多好處。

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

邊緣是這些本地網絡和云端之間的邊界。邊緣設備提供云端和本地網絡之間的接口。邊緣設備和云端之間的交互方式有點類似于機場網絡。中央機場是樞紐，通常位于較大的城市，航班飛往這些城市。飛機進出樞紐機場的航線是輻條。較小的城市有到樞紐機場的轉機航班。可以將云端視為樞紐，將邊緣設備視為較小的本地機場。

很多現有網絡并未直接連接到云端。網絡架構，包括域、域名系統（DNS）、動態主機配置協議（DHCP）、防火墻等IT 標準并沒有就位。重新開始設計本地網絡，通常耗費大量時間，并且成本非常高。

但是，通過添加邊緣設備，使得現有網絡可以連接到云端，而無需對網絡進行大的升級換代。邊緣設備整合IT 實踐，例如防火墻、傳輸層安全性（TLS）/ 安全套接字層（SSL）安全協議和網絡地址轉換（NAT）。這使得現有設備（包括PLC 和HMI）通過邊緣設備與云端交換數據，而邊緣設備在云端和現有網絡之間提供隔離和安全性。

03計算資源

邊緣計算的另一個優點是一些計算資源可以由邊緣設備提供，而不是在云端或由本地控制系統處理。例如，以需要數據收集和分析的工業控制應用為例。現有的控制系統可能未配置能夠收集和分析大量數據的設備。即使配置了這樣的設備，其主要功能也不是數據收集和分析，而是保持制造流程的運行。

基于云端的系統有很多工作要做，包括提供數據、提供報告以及處理數十個其它控制系統和最終用戶的請求。通過讓邊緣設備處理一些數據收集、緩沖和分析，可以減輕基于云的系統的負擔，并且可以讓控制系統著力于執行其關鍵任務。

多個邊緣設備使用戶可以將現有控制系統連接到云端。其中一些使用戶可以將現有控制系統連接到基于云端的系統，而幾乎不需要修改現有設備和網絡。通過選擇包含網絡地址轉換、虛擬專用網絡（VPN）、防火墻、第2 層交換和第3 層路由等技術的邊緣設備，可以實現這些功能。

04減少成本和停機時間

在現實世界中，有很多例子可以證明邊緣計算是如何產生重大影響的。以半導體工廠為例，該工廠的工具可以將硅片布置在光盤上。這些工具經過精細的調整，誤差很小。在運行時，利用這些復雜模型的邊緣計算，可以確定項目是否偏離軌道。在真正出現問題之前，邊緣計算機有助于進行調整（或根據體系結構的不同，直接進行調整）。由于廢品導致的材料浪費，可能意味著成千上萬美元的損失。在很多應用中，與傳統計算相比，邊緣計算由于響應時間更短，可以節省更多成本。

另一個例子是設備故障的預測。設備可能非常昂貴，價值數十萬甚至數百萬美元不等。對企業來講，將資金用于購買未使用的資產作為備件存放在倉庫中非常不經濟。如果設備損壞，需要一兩天才能更換完畢，可能會損失數百萬美元的收入。用戶是否愿意承擔這種風險？如果公司配置了邊緣設備，可以收集數據并將其與這些模型進行比較，則可以檢測到人類無法發現的模式。設備故障的發現時間對公司幫助很大。由于它們專注于該設備，因此在邊緣工作的效果更佳。

機器學習和分析提供了更多選擇和新技術。市場上已有多種多樣的邊緣計算平臺可供客戶選擇，以尋求目前最適合企業的實用解決方案。了解有哪些邊緣計算產品和平臺，哪些是開放的、具有互操作性的，對客戶來說十分重要。由于具有許多邊緣計算選項，客戶可以選擇更高性能、更具有互操作性的硬件和軟件，而無需鎖定一個供應商。