信息技術（IT）和運營技術（OT）領域正在不斷碰撞和融合。工業領域正在加大對大型和小型運營設備和資產的投入，以使數據更加豐富，并將其用于加速運營和解決復雜的現場問題。這種轉變背后的一個關鍵趨勢，是面向邊緣的、而不是集中式或分層模型的自動化系統設計，這通常被稱為邊緣計算。

你真的了解邊緣設備嗎？

首先要了解的是，邊緣計算并不是憑空發展的，實際上，它并不是指單一技術。邊緣計算與更廣的架構概念——分布式計算相關，它的計算資源分布在整個系統中，而不是集中在主控制器或應用程序中。分布式控制系統（DCS）工程師在實際工作中已經應用到這種概念。

然而，邊緣計算并不是DCS系統的演變，而是追溯到2000年代初構成互聯網的全球分布式網絡。大型集中式網絡面臨著帶寬受限和延遲的固有問題。為了提高響應能力，需要將資源轉移到在地理位置上更靠近需要它們的區域，這看起來更有意義。

同時，智能設備的激增以及物聯網（IoT）的發展，有更多的本地計算資源和服務可資利用。隨著網絡融合的發展和工業物聯網（IIoT）的出現，在工業領域出現了同樣的趨勢。與DCS系統相比，面向邊緣的系統更加分散，可用于數據處理、存儲和連接。這些功能正被推向更接近自動化網絡最低層的位置——實際傳感和控制發生的地方。這就是邊緣計算中所謂的“邊緣”。根據討論的范圍，網絡邊緣可以被視為連接網絡“最后一公里”中的任何元素，并且最好被認為是有別于位于網絡核心或云中的資源。

Opto22的groovEPIC是傳統工業控制器向邊緣控制器的發展。圖片來源：Opto22

“邊緣設備”可以指智能現場設備，例如變送器、可編程邏輯控制器（PLC）和可編程自動化控制器（PAC），也可以指連接各種網絡部件或橋接不同網絡的邊緣網關，例如協議轉換器、路由器和工業PC。類似的邊緣設備，正越來越多地參與到過程數據的匯總和規范化中。

數據規范化是指重新格式化數據、添加元數據，消除異常值和填補空白的過程，以便核心系統和數據庫可以使用統一的數據格式。隨著更多的、可能是異構的設備和協議（例如傳統的現場總線與OPC數據，來自云的JSON和新的智能無線格式數據混合在一起等），大規模地產生和傳輸數據，這一點變得非常重要。邊緣設備通過在現場對數據進行預處理，消除無關數據，減少對網絡帶寬和核心處理能力的需求來提供幫助。

工業邊緣計算已經超越了提高資源利用率的范疇。借助功能更強大的工業邊緣設備，我們可以為過程帶來新的價值提升，例如為本地過程托管可視化、數據庫、通信或應用服務器的功能，從而減少了對高維護PC的依賴并加強了IT集成。

Node-RED是一種流行的物聯網連接工具，可輕松在邊緣共享數據。

學習邊緣計算技能

通過設計，邊緣計算體系結構融合了以前相互隔離的功能和技術。對于OT專家而言，利用這一轉變可能需要發展新的技能。邊緣計算的高級技能，包括系統設計、網絡連接、數據庫專業知識和安全性。下面列出一些發展這些技能的需求。

1.系統設計。設計面向邊緣的系統，需要有人了解所有設備是如何融合在一起的。邊緣設備、計算機網絡和軟件系統，均具有特定的資源限制，并且其交互的質量將提高或降低總體系統的有效性。當數據跨域傳輸時，互操作性成為一個更大的問題。了解常見的數據交換格式（例如JSON），以及如何在多設備之間協作來高效地處理和組織數據是很有幫助的。這些因素決定了系統的屬性，例如可擴展性。在未來10年內，隨著向IIoT集成的邁進，這些屬性將變得越來越重要。

2.網絡連接。通過更有效地利用網絡資源，邊緣計算提高了IT/OT系統的性能。因此，在使用邊緣計算系統時，如果工程師能夠了解如何衡量和管理計算機網絡的性能，將大有裨益。添加多個邊緣設備，會產生大量數據，可能會使通訊變緩而導致網絡阻塞。如果設計得當，它可以提高現場響應速度，同時減少核心資源的使用量。采用高效的通信協議，例如消息隊列遙測傳輸（MQTT），可以進一步減少對帶寬的需求。其它因素諸如可擴展性和容錯性，在網絡設計或設備和通信協議的選擇中也起到一定的作用。

3.數據庫專業知識。在IT和OT系統中，數據庫對于數據存儲、分發和分析非常重要。邊緣計算使它們之間的聯系更多、更緊密，這就需要OT專家了解有關數據庫的設計方式以及與之交互的方式。數據庫的安全性和效率，可能會受到傳入數據的質量，以及處理頻率和類型的負面影響。專用軟件包括一個開源物聯網連接工具，有助于邊緣設備、數據庫和云服務之間的數據共享，以及能夠簡化工業應用數據庫連接的其他軟件工具。

4.安全性。在控制網絡中，如果能夠多點存儲、訪問和管理數據，那么就不能想當然的認為：從物理和網絡的角度看，控制系統都是安全的。使用這類網絡的工程師，必須熟悉潛在的風險以及緩解這些風險的工具。工程師需要了解防火墻等網絡安全設備的功能和實現，以及身份驗證、加密和認證等數據保護功能。他們還應能夠在將新設備和應用引入到網絡之前，對其進行安全評估。

不要忽視邊緣計算的必然性，或任何有助于IT/OT集成以及向IIoT過渡的技術。由于日常設備的功能變得越來越強大，這就要求工程師用其做更多的事情。這是工程師面對的發展趨勢，他們會發現更多利用所學知識為內部和外部客戶創造價值的機會。未來幾年內，在發展新知識、技能和連接方面投資的工程師，將會發現機遇的大門向他們敞開。 （作者：Josh Eastburn）
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