由于網(wǎng)絡(luò)帶寬價(jià)格昂貴，而且連接性可能會(huì)下降，在惡劣天氣下更是如此，因此這種方法有時(shí)并不是十分理想。傳輸數(shù)據(jù)也可能受到黑客的攻擊、往返延遲時(shí)間太長(zhǎng)等因素的影響，這都會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速度減緩，從而影響對(duì)關(guān)鍵事件的響應(yīng)。

增加霧計(jì)算，將層次結(jié)構(gòu)中的本地霧節(jié)點(diǎn)布置在管線(xiàn)附近，就可以通過(guò)廉價(jià)和快速的本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，將其連接到傳感器和執(zhí)行器。霧節(jié)點(diǎn)提升了安全性能，減少了泄密的機(jī)會(huì)，如果已經(jīng)獲得授權(quán)，那就可以在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)，對(duì)異常工況作出反應(yīng)，快速關(guān)閉閥門(mén)，大大降低溢出事件的嚴(yán)重性。霧節(jié)點(diǎn)可以在有線(xiàn)、光纖和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間以及這些網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部運(yùn)行，使其最適合于連接到基于監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 (SCADA) 系統(tǒng)、OPC UA接口、Modbus的工業(yè)元件上。在本地站點(diǎn)上的霧節(jié)點(diǎn)分析，減少了對(duì)云端帶寬的需求，降低了總體成本。

在云計(jì)算和霧計(jì)算之間的平衡控制，會(huì)在整個(gè)業(yè)務(wù)流程中(成本、控制、安防和安全性) 產(chǎn)生更好的結(jié)果。將大部分決策功能轉(zhuǎn)移到霧節(jié)點(diǎn)上，并偶爾使用云來(lái)報(bào)告狀態(tài)或接收命令或更新，這樣有助于企業(yè)創(chuàng)建一個(gè)更卓越的控制系統(tǒng)。

圖 3:霧計(jì)算及其系統(tǒng)層水平體系結(jié)構(gòu)的示意圖。

霧計(jì)算的5個(gè)優(yōu)勢(shì)

安全、認(rèn)知、靈活、延遲和效率 (SCALE) 可以被描述為霧計(jì)算的主要優(yōu)勢(shì)。雖然選定的IIoT設(shè)備和技術(shù)可以解決特定方面的問(wèn)題，但霧計(jì)算滿(mǎn)足了對(duì)安全性、靈活性和效率等方面的更多需求。

1.安全性: 傳統(tǒng)的制造業(yè)安全措施，側(cè)重于為工業(yè)控制系統(tǒng)提供基于周邊的威脅檢測(cè)保護(hù)。新的控制請(qǐng)求被重新定向到云端，以進(jìn)行身份驗(yàn)證和授權(quán)處理。硬件和軟件更新，通常被安排在下一次計(jì)劃停機(jī)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。如果威脅突破了防火墻，常見(jiàn)響應(yīng)是手動(dòng)將系統(tǒng)停機(jī)，以便隔離和清理，而這將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工廠陷入崩潰?，F(xiàn)在，這些處理流程已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求了。

使用霧計(jì)算，本地的安全功能可使用與公司一樣的IT策略、控制和過(guò)程。大多數(shù)的霧節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)受信的硬件根，這是一個(gè)信任鏈的基礎(chǔ)，從最低級(jí)傳感器、執(zhí)行器向上沿著霧層次結(jié)構(gòu)，直到云端。從互聯(lián)網(wǎng)到分布式霧網(wǎng)絡(luò)的通訊都被監(jiān)控，使用機(jī)器學(xué)習(xí)可以發(fā)現(xiàn)本地環(huán)境下的異?；顒?dòng)，從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的攻擊。

如果檢測(cè)到攻擊，霧節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)阻止攻擊者的通信來(lái)保護(hù)關(guān)鍵的工廠網(wǎng)絡(luò)，這樣霧節(jié)點(diǎn)就充當(dāng)了網(wǎng)關(guān)。高度敏感的數(shù)據(jù)可以在本地處理，根本不需要離開(kāi)制造工廠范圍。通過(guò)低成本的大量物聯(lián)網(wǎng)（IoT）節(jié)點(diǎn)，霧架構(gòu)還提供了一個(gè)分布式認(rèn)知功能層，即使一些網(wǎng)絡(luò)元素缺乏實(shí)現(xiàn)完全區(qū)域鏈部署的計(jì)算資源，也可以經(jīng)濟(jì)高效的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的區(qū)域鏈部署。

2.認(rèn)知: 霧架構(gòu)決定了在云到物的連接體上進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和控制功能的最佳位置。可以在大量IoT節(jié)點(diǎn)設(shè)備上或通過(guò)附近的霧節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行決策，以避免將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦?。?shù)據(jù)可以在本地進(jìn)行高效、自主的處理和分析。經(jīng)過(guò)過(guò)濾的信息通過(guò)霧架構(gòu)發(fā)送到總部的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析。這種方式還支持未來(lái)的規(guī)劃和長(zhǎng)期的持續(xù)改進(jìn)。

智能傳感器可以在制造執(zhí)行方面做出自主決策和權(quán)衡?；ヂ?lián)的多個(gè)機(jī)器可以在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行通信，從它們的決策中相互學(xué)習(xí)，并隨著時(shí)間的推移逐步提高性能。

特別是，霧架構(gòu)可以通過(guò)創(chuàng)建數(shù)字化雙胞胎來(lái)再現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員的技能，它可以使用從安裝在生產(chǎn)工具上的傳感器收集到的數(shù)據(jù)。數(shù)字化雙胞胎是物理資產(chǎn)、過(guò)程和系統(tǒng)的數(shù)字化復(fù)制品，提供了設(shè)備在整個(gè)生命周期中的運(yùn)行方式以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通過(guò)數(shù)字化雙胞胎進(jìn)行仿真，一個(gè)操作員可以在多個(gè)位置監(jiān)視和管理多個(gè)設(shè)備，甚至可以同時(shí)管理過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的數(shù)據(jù)。

這就使基于霧的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠從過(guò)去的歷史中學(xué)習(xí)，提供對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制，并推斷未來(lái)生產(chǎn)運(yùn)行所需的生產(chǎn)參數(shù)，所有這些都集成在同一個(gè)系統(tǒng)中。在霧層中實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化雙胞胎，使操作員可以在系統(tǒng)上，以非常接近于實(shí)際工廠的運(yùn)行模式模擬過(guò)程參數(shù)的變化，因此不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，也不會(huì)損壞生產(chǎn)設(shè)備，或造成不安全的工況。