無論我們是否意識到，大多數人每天都在使用邊緣計算。一個典型的例子是使用手機的語音識別功能詢問Siri或Cortana。由于語言處理需要大量的計算能力，因此手機首先會進行一些初始處理，減少流向服務器的數據，進而減輕服務器的負擔。如果所有處理都在手機上執(zhí)行，則會耗費手機的資源。

在云端處理數據，可以騰出用戶的手機來執(zhí)行其它任務，并允許谷歌和蘋果這樣的公司更新和改進該軟件。如果手機在將數據發(fā)送到云端之前，沒有進行任何預處理，則可能會導致網絡和服務器癱瘓。類似模型在工業(yè)應用中也適用。

邊緣設備在局域網的邊緣端運行，并提供工廠車間控制系統與外部網絡之間的接口。它們充當控制系統與云服務器或遠程計算機之間的橋梁，處理控制系統與服務器之間的數據。在邊緣設備上執(zhí)行數據計算，可減少控制系統和遠程服務器所需的流量和處理能力。

邊緣設備在局域網的邊緣運行，并橋接控制系統和云服務器或遠程計算機，在控制系統和服務器之間處理數據。圖片來源：Martin CSI

用戶可以在不中斷控制系統的情況下更新邊緣設備上的功能。邊緣設備還可以提供“防火墻”或“氣隙”，將控制設備與公共網絡隔離開來，以提高安全性。如果存在網絡延遲甚至網絡中斷，邊緣設備還可以緩沖數據。如果發(fā)生這種情況，邊緣設備可以存儲數據，直到恢復網絡連接為止。

要問的6個邊緣計算問題

思考以下6個問題，以確定邊緣設備是否適合某個應用：

1.是否需要從控制系統收集歷史數據？

2.如果需要收集數據，將數據存儲在中央位置是否有好處？是否可以將這些數據用于報告、停機時間分析、預測性維護或庫存跟蹤？

3.控制系統是否需要與外部網絡，例如工廠網絡、業(yè)務系統或因特網接口？

4.控制系統是否從外部網絡接收信息，例如庫存、配方和批處理系統？

5.添加移動設備或諸如報警通知的功能有好處嗎？

6.是否可以從執(zhí)行“關鍵任務”的控制系統中卸載不必要的功能？例如，圖像處理和配方管理等功能可以移至非生產型計算機嗎？

如果對多個問題的回答為“是”，則邊緣設備可能非常適合該應用。

使用邊緣設備的好處

通常來說，使用邊緣設備可以為企業(yè)帶來如下幾個方面的的好處。

共享數據：邊緣設備接口允許控制系統與外部系統共享數據。邊緣設備可以充當網橋或協議轉換器，使舊設備可與其它設備和網絡接口。以太網IP設備可以與外部網絡連接，而無需修改現有網絡或更改IP地址。

改善安全性：邊緣設備在控制系統和外部網絡之間提供了安全層。邊緣設備可提供“防火墻”以幫助保護控制系統。同時，還可以提供安全監(jiān)控和訪問控制。

提升處理和網絡性能：將非關鍵功能移至邊緣設備，可使控制系統“專注”于最重要的任務。邊緣設備為關鍵任務功能釋放了更多的內存和處理能力?？梢愿潞托薷脑谶吘壴O備上運行的非關鍵功能，而不會中斷生產。

此外，邊緣設備會減輕網絡擁堵的情況以及網絡中斷的影響。邊緣設備上的基本數據處理可以幫助減少網絡流量。在邊緣設備上緩沖數據可以減少網絡問題的影響。邊緣設備還可以將數據轉換為“輕量級”消息傳遞協議，例如MQTT，從而減少帶寬并提高效率。

用戶與Siri或Cortana之類的AI對話，實際上就是參與了邊緣計算，只是他們沒有意識到這一點而已。

評估后的步驟

評估之后，用戶需要詢問如何為應用選擇最佳的邊緣設備。需要哪些功能？應將邊緣設備的這3個核心考量因素放在首位。

●功能：控制系統應在有或沒有邊緣設備的情況下正常運行。在查看需要配置在邊緣設備中的功能時，需要明確一個問題：“如果邊緣設備已關閉，該過程是否仍可靠地運行？”答案應該是肯定的。

●安全性：邊緣設備應限制從外部網絡直接訪問控制系統。邊緣設備可以提供一種隔離控制系統的方法，同時仍然允許數據在兩個方向上流動。

●性能：對于性能，用戶需要思考以下問題：控制系統正在處理大量傳入或傳出數據嗎？如果是這樣，請考慮讓邊緣設備處理此數據。云或遠程服務器中正在執(zhí)行哪些數據處理？如果移動到邊緣設備，則通過網絡發(fā)送的數據量將減少。

邊緣設備可以是任何設備，從相對簡單、低成本的設備到工業(yè)PC。影響邊緣設備的因素，更多的可能是來自位置和使用方式，而不是實際的硬件。邊緣設備可以做的不僅僅是這些核心功能，它們可以幫助基本應用成為面向未來的應用。增強的功能包括：

●執(zhí)行邏輯和數學計算。

●充當HMI和主機屏幕。

●充當以太網交換機，并托管交換機和路由器中的功能。網絡地址轉換（NAT）。

●邊緣設備可促進工業(yè)物聯網（IIoT）/工業(yè)4.0功能，并允許用戶執(zhí)行這些功能。包括：協議轉換。例如，網絡流量從Modbus TCP/IP、CIP和Profinet協議轉換為MQTT；運行與遠程服務器或云端運行軟件直接接口的應用程序和API；運行諸如Linux或微軟Windows之類的操作系統，允許用戶安裝商用軟件；提供附加的防火墻和網絡安全以及診斷功能；運行結構化查詢語言（SQL）數據庫。

雖然核心功能可以在大多數邊緣設備中找到，但增強的功能將為應用的未來發(fā)展提供空間。

選擇邊緣設備并確定其使用方式取決于具體應用和客戶需求。當一個邊緣設備被正確地選擇和配置時，其結果將是一個具有改進性能、更高安全性和更高可維護性的控制系統。最重要的是，它為那些從中受益最多的人提供了有意義的信息。（作者：Nate Kay）

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