为什么边缘计算是有效利用工业云的关键

Gartner在2019年第三季度初发布了有关工业物联网（IIoT）细分市场的首份报告，该报告为有关IIoT市场，云计算，边缘计算及其工业应用提供了一份图景。尽管针对物联网的Gartner魔力象限显示出更高的采用率，但所有列出的利益相关方都没有在执行方面得分超过一半。执行得分突出显示了应用IIoT数据解决车间中日常问题的能力，并且发现每个IIoT服务提供者都有不足之处。

根据该报告，“ IT / OT集成的安装基础很小，只关注狭义的结果”。这意味着IIoT在车间内的集成没有像预期的那样广泛，并且数据分析仍仅限于批处理技术，与Industrie 4.0期望的实时分析相去甚远。它还强调了一个事实，即尽管云计算的采用率不断提高，但仅靠云计算无法提供实时的IIoT数据分析和管理。

本文将讨论：

• 云计算在提供实时IIoT数据分析方面面临的挑战
• 如何实现实时IIoT数据分析以及边缘计算和边缘硬件的作用
• 在车间内实现实时IIoT数据分析的好处

实时IIoT数据分析向云计算面临的挑战

尽管云计算提供的扩展计算资源对制造商有利，但在尝试交付实时服务时仍存在特定挑战。这些挑战包括：

通信和网络挑战 –在需要实时系统或数据分析的情况下，网络是不可预测性的根源。这意味着从IIoT设备到云的数据传输会受到信号损失，噪声影响，带宽限制，并且在某些情况下会受到车间内其他系统的动态干扰。尽管存在解决这些问题的协议，但是当仅使用云计算资源来管理数据传输过程时，实时联网仍然非常不可预测。

分布式资源管理问题 –在车间内运行多个IIoT设备时，向每个设备分配足够的云计算资源的需求会影响实时数据分析。尽管实时调度算法可以帮助平衡多个IIoT设备之间的资源分配，但是这些算法提供了临时保证，因为这些设备中的操作系统使实时准确分配计算资源变得困难，从而影响了集中式云计算环境所能提供的服务质量(QoS)。

存储成本和访问控制 –为确保将云计算集成到工业环境中的投资回报率超过资本支出，企业将始终必须注意其存储支出。在部署了数百个IIoT设备，传感器和系统的情况下，存储支出随着数据捕获需求的增加而增加。因此，企业必须设法确保仅将重要数据发送到集中式云生态系统。集成边缘计算是实现这一目标的一种方法。
使用任何供应商提供的云服务的企业也可能会遇到停机问题，这会限制对云的访问。发生这种情况时，实时数据交换和分析将停止，这会中断任何车间活动，包括要求云正常运行的IIoT设备。

网络安全挑战 -根据Infosecurity的数据，2019年上半年检测到超过1亿次针对IoT设备的不同攻击，而IIoT领域也不例外。依靠云计算仅处理数据管理活动是IIoT设备上网络攻击的最大挑战之一。成功的入侵不仅会影响被黑客入侵的IIoT设备，而且还会提供漏洞，可利用这些漏洞访问企业的整个基于云的基础架构。因此，数据丢失，网络钓鱼攻击和勒索软件会影响云计算提供实时数据分析的能力。

利用边缘硬件和边缘计算来补充云计算工作

在最近结束的AWS re：Invent会议上，著名的公告之一集中在提供支持解决方案以帮助工业环境中的IIoT和云集成。这突出表明，如果要实现IIoT数据的实时管理，则云计算需要支持技术。在这里，边缘计算与驱动它的相应硬件的集成是辅助技术的一个示例，这些辅助技术有助于实时数据捕获，管理和分析。借助边缘计算，可以消除或大大减少云计算在提供实时数据分析方面所面临的许多挑战。一方面，边缘计算支持IIoT设备（在10ms以下）的实时通信，因为它提供了物理中间件，该中间件使IIoT应用程序既可以在隔离模式下运行，也可以促进向集中式云环境的数据传输。这意味着边缘计算解决了不可预测的通信和网络挑战以及资源管理问题。在不访问云的情况下捕获IIoT设备产生的数据并执行数据分析的能力有助于管理IIoT数据的过程更具可预测性。当多个IIoT设备和系统同时运行时，它还消除了干扰，信号丢失和资源分配的影响。边缘计算还消除了随着工作量增加而不断扩大云计算和存储资源的需求。IIoT系统可以依靠边缘网络来仅捕获与流程相关的数据，并使用其自动执行任务并实时制定运营计划。稳定连接的丢失和供应商停机的问题不会影响实时操作。这是因为边缘硬件可以处理IIoT系统的所有计算要求，并且只要恢复通信，捕获的数据就可以传输到云中。如果发生违反企业统一网络的情况，则在集中式网络之外处理IIoT计算和与数据相关的任务的能力可增强实时分析并确保车间数据的安全。这减少了成功的网络攻击对制造商的整个IT基础架构和业务运营的影响。

结论

交付功能性实时IIoT环境所需的严格的时间需求和高水平的可预测性要求使用比仅使用云计算更多的技术解决方案。将云计算与边缘计算相融合将大大解决与在IIoT驱动的环境中实现实时数据管理相关的复杂问题。这将确保随后可以将云计算应用于解决实时难题，以推进工业4.0模型的实施。

附录

eXware707是一款坚固耐用的紧凑型设备，设计为功能强大的IoT控制器和网关。它可以将JMobile HMI及其HTML界面和强大的网关功能，具有网络I / O的IEC 61131 PLC，Corvina Cloud安全的远程连接集成在一起。它是为物联网构建数据密集型云边缘解决方案的理想设备。