通過工業物聯網（IIoT ）來實現自動化系統，部署傳感器來測量、監控和分析數據，從而提高效率，并增加生產經營的收入，越來越多的制造企業正受益于此。

這些新連接起來的工廠,所產生的數據量驚人，甚至可以用拍字節(100萬千兆字節)來衡量:連接在工業控制系統 (ICS) 上的傳感器、自主的無人值守機器、工業機器人以及覆蓋全場的視頻監控攝像頭，產生了數以百萬計的數據流。

利用傳統的信息技術(IT)方法來處理運營技術(OT)環境，已經無法滿足在需要與供應商互聯的、受控的、嚴苛的運營環境中，對容量、延遲、移動性、可靠性、安全性、保密性和網絡帶寬等方面提出的挑戰。現在是時候采用新的架構方法，使IIoT可以在霧計算中充分發揮其潛能。

圖 1: 圖中顯示了 OpenFog架構的8支柱模型，包括安全性、可擴展性、開放性、自主性、可靠性/可用性/可服務性（RAS）、靈活性、層次結構和可編程性。本文圖片來源: OpenFog 聯盟

定義霧計算

霧計算是為數據密集、高性能計算、高風險環境而設計的。霧是一種新興的分布式體系架構，它在云和與之相連接的設備之間架起橋梁，而不需要在現場和工廠中建立永久的云連接。通過選擇性地轉移計算、存儲、通信、控制，霧計算可以在靠近物聯網傳感器和執行器（這是數據產生和使用）的地方來制定決策。它是云計算的有益補充，而不是完全替代，這樣就可以在生產制造環境中實現高效、經濟、安全和建設性地使用IIoT。

霧有時也被稱為邊緣計算，但它們之間有關鍵的區別。霧是邊緣功能的超集。霧架構將資源和數據源與駐留在南北邊緣設備 (云到傳感器)、東西邊緣設備(功能到功能或點對點) 的層次結構結合在一起，以獲得最大效率。邊緣計算往往僅限于少量的南北層，通常與簡單的協議網關功能相關。

霧節點是霧體系結構的基本元素。霧節點可以是任何提供霧架構的計算、網絡、存儲和加速元素的設備。如，工業控制器、交換機、路由器、嵌入式服務器、復雜網關、可編程邏輯控制器 (PLC) 以及智能物聯網節點（如視頻監控攝像機）等。

圖 2: 智能工廠中的霧節點: 單個機器、制造單元和生產線相互連接起來，以優化基礎結構來提供服務交付。

使工廠受益的霧架構

工廠可以充分利用霧節點層的數據流，使工廠間連接的更好。位于總體結構上較低層級的霧節點，如單個計算機，可以直接連接到本地傳感器和執行器上，以便能夠及時分析數據，解釋異常工況。如果已經獲得授權的話，它還可以自主地響應和補償問題或解決問題。另外，霧節點還可以將更高級別霧層次結構的適當服務請求，發送給擁有更好的技術資源、機器學習能力或維護服務的提供商。

如果工況需要實時決策，例如在設備受損之前將其停機，或調整關鍵過程參數，霧節點可以提供毫秒級延遲的分析和操作。制造商不必通過云數據中心的路由來實現此實時決策。這有助于避免潛在的延遲問題、隊列延遲或網絡/服務器停機時間，而這些延遲都會導致工業事故、降低生產效率或產品質量。

在工廠中，位于較高層次的霧節點，可以獲得對工業過程更廣闊的視角。它們可以添加更多的功能，如生產流水線操作的可視化、監視故障機器的狀態、生產參數的調整、生產計劃的修改、訂購供應以及將警報發送給合適的人。

用于工業領域的霧計算

為了說明在更惡劣的環境中霧計算是如何工作的，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。傳統上，遠程傳感器讀取完數據后，并通過昂貴的衛星鏈路傳輸到云中，從而進行數據分析以及檢測異常情況。云端將命令回傳給操作員，以便其進行閥門位置調整等操作。