【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】現(xiàn)代邊緣設備強調(diào)網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)民主化和可編程性，以實現(xiàn)先進的云功能。
 

　　在數(shù)字化轉(zhuǎn)型決定業(yè)務創(chuàng)新步伐的時代，了解邊緣設備和云技術(shù)之間的協(xié)同作用是非常必要的，這也是制造企業(yè)的一項戰(zhàn)略要務。數(shù)據(jù)管理和處理的格局正在發(fā)生根本性的變化，其標志是復雜邊緣設備的出現(xiàn)以及云端無限的存儲和計算能力。
 

　　01  從邊緣到云的工業(yè)之旅
 

　　然而，當涉及到將關(guān)鍵的生產(chǎn)和基礎設施數(shù)據(jù)遷移到云端時會出現(xiàn)一系列問題，網(wǎng)絡安全在其中至關(guān)重要。再加上云存儲和軟件工具的日常成本，以及對網(wǎng)絡可靠性的擔憂，很容易理解在為關(guān)鍵運營任務選擇基于云的架構(gòu)時，企業(yè)為何會有所猶豫。即使拋開這些考慮因素不談，仍然存在將云服務器所存儲的大量數(shù)據(jù)置于情境中的問題。
 

▲有效的防火墻可以保護生產(chǎn)現(xiàn)場、設施和組織的數(shù)字邊界。
 

　　不過，現(xiàn)代邊緣設備中嵌入的新技術(shù)通過實現(xiàn)安全無縫的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆?，正在改變工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的格局。這一進步不僅允許數(shù)據(jù)收集，它確保數(shù)據(jù)安全高效地傳輸，為在基于云的系統(tǒng)中進行分析做好準備。這些功能在日益互聯(lián)的世界中越發(fā)重要。在當今世界，快速安全地處理數(shù)據(jù)對于各行各業(yè)及時、明智地做出決策至關(guān)重要。
 

　　02  工業(yè)網(wǎng)絡安全：持續(xù)改進
 

　　傳統(tǒng)上，輸入/輸出(I/O)系統(tǒng)和可編程邏輯控制器(PLC)等邊緣設備，是網(wǎng)絡安全中最容易受到攻擊的環(huán)節(jié)。這些設備在工業(yè)環(huán)境中至關(guān)重要，缺乏先進的網(wǎng)絡安全功能，使其很容易成為網(wǎng)絡威脅的目標。
 

　　與之形成鮮明對比的是，現(xiàn)代邊緣設備的設計非常重視網(wǎng)絡安全。它配備了一系列保護功能，如防火墻、安全套接字鏈路/傳輸層安全(SSL/TLS)加密、虛擬專用網(wǎng)絡(VPN)客戶端、安全身份驗證、網(wǎng)絡分區(qū)功能和定期更新，以防范不斷發(fā)展的威脅。這一轉(zhuǎn)變標志著在保護工業(yè)網(wǎng)絡安全方面取得了重大進展，將邊緣設備從薄弱環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字生態(tài)系統(tǒng)中的強化網(wǎng)關(guān)。
 

▲使用雙端口對可信和不可信網(wǎng)絡進行安全分段。
 

　　除了邊緣設備現(xiàn)有的網(wǎng)絡安全功能外，消息隊列遙測傳輸(MQTT)等出站通信協(xié)議的實施又增加了一層安全性。這些協(xié)議促進了源自設備的通信，從而降低了對外部威脅的脆弱性。通過允許邊緣設備安全地啟動和控制數(shù)據(jù)交換，MQTT最大限度地減少了對開放入站網(wǎng)絡端口的需求，從而可以顯著降低網(wǎng)絡攻擊的風險。這種主動的數(shù)據(jù)通信方法強化了工業(yè)網(wǎng)絡的安全框架，進一步將邊緣設備轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字基礎設施中強大、安全的網(wǎng)關(guān)。
 

　　03  成本對比：工業(yè)云功能與本地部署
 

　　一般來說，本地工業(yè)服務器解決方案的初始成本很高。這包括購買服務器機架、服務器、冷卻設備、軟件包和IT管理工具的費用。除了這些前期投資外，還需要大量的持續(xù)維護成本，包括硬件維修、軟件更新以及運行和冷卻系統(tǒng)的能耗。
 

　　相比之下，基于云的存儲和計算服務通常采用年度訂閱模式。乍一看這似乎很昂貴，但從長遠來看，它通常被證明更經(jīng)濟。云服務提供商負責從服務器維護到軟件更新的大部分管理和維護。這可以降低與物理基礎設施相關(guān)的直接成本，并將持續(xù)維護的負擔從用戶身上轉(zhuǎn)移出去。這種轉(zhuǎn)變可以節(jié)省大量時間和資源，使企業(yè)能夠?qū)Ｗ⒂诤诵幕顒佣皇荌T管理。
 

▲強大的安全架構(gòu)有助于保護每一層數(shù)據(jù)。
 

　　基于云的存儲的另一個優(yōu)勢是其可擴展性。與本地解決方案相比，以最低的成本從最小虛擬裝置開始，然后根據(jù)需要進行擴展，非常容易而且經(jīng)濟高效。借助云服務，增加存儲或計算能力不需要增加物理硬件，只需對服務計劃進行簡單調(diào)整，即可在資源管理方面提供靈活性和效率。這種可擴展性特性使云解決方案不僅經(jīng)濟實惠，而且能夠適應不斷變化的業(yè)務需求。
 

　　將數(shù)據(jù)從邊緣設備傳輸?shù)皆贫俗畛蹩赡苡悬c混亂，但用戶定義類型(UDT)和高級數(shù)據(jù)模型等現(xiàn)代數(shù)據(jù)建模工具提供了一種解決方案。這些工具可以確保在數(shù)據(jù)到達云端時，已經(jīng)被情境化了。這意味著數(shù)據(jù)不僅僅是原始數(shù)字；它還被處理并標記了相關(guān)的情境信息(如位置、設備類型和操作狀態(tài))，使其立即變得有用和易于理解。這種邊緣預處理簡化了云數(shù)據(jù)管理和分析，將潛在的混亂轉(zhuǎn)化為清晰、可操作的見解。
 

　　04  云可靠性與工業(yè)邊緣設備彈性
 

　　可靠性問題，尤其是網(wǎng)絡中斷期間的可靠性問題，常常給云計算蒙上陰影。然而，邊緣設備的先進功能可以提供一種強大的解決方案。憑借多核處理器、多樣化的控制和編程選項以及內(nèi)置的人機界面(HMI)，這些設備可以確保即使在云連接中斷時，也能確保本地操作順利進行。
 

▲虛擬專用網(wǎng)絡和端口重定向，提供了對隔離網(wǎng)絡區(qū)域的安全訪問。
 

　　邊緣設備的一個突出特點是自主操作。它們可以獨立處理關(guān)鍵功能和數(shù)據(jù)，包括本地數(shù)據(jù)存儲和緩沖，這在云端服務中斷時至關(guān)重要。這種自主性是保持不間斷運行的關(guān)鍵，能夠確?；鞠到y(tǒng)保持運營和高效。
 

　　邊緣設備可提供本地彈性，而云計算則通過高級分析、人工智能(AI)、機器學習(ML)、異常檢測(AD)和大型語言模型(LLM)提升功能。邊緣自主性和基于云的智能之間的協(xié)同作用，創(chuàng)建了一個平衡的數(shù)字基礎設施，有效地解決了云可靠性挑戰(zhàn)，同時還可以利用其先進的分析潛力。
 

　　05  邊緣和云技術(shù)的精細集成
 

　　在探索邊緣到云架構(gòu)的過程中，邊緣設備的本地魯棒性和云計算的擴展能力之間存在著復雜的平衡。這種協(xié)同作用正在為各個行業(yè)的數(shù)據(jù)管理和處理，塑造一個更高效、更安全的未來。
 

　　邊緣設備發(fā)展迅速，現(xiàn)在已經(jīng)包含能夠進行復雜本地處理的安全和自主單元。它們增強的網(wǎng)絡安全功能和獨立運行能力對于保持運營完整性至關(guān)重要，即使在沒有云連接的情況下也是如此。這種安全的本地控制在工業(yè)環(huán)境中至關(guān)重要，因為即使是短暫的停機也會產(chǎn)生重大影響。
 

　　▲使用安全消息隊列遙測傳輸(MQTT)架構(gòu)，允許多個客戶端使用一個受信任的代理。
 

　　另一方面，云提供了先進的計算能力和存儲容量，使其成為大規(guī)模數(shù)據(jù)分析的寶貴資源。憑借AI、ML、AD和LLM等功能，云服務不局限于數(shù)據(jù)存儲，還可以提供深入的洞察和分析，從而改變制造企業(yè)的決策過程。
 

　　邊緣和云技術(shù)的融合，不僅代表了個體能力的進步，而且代表了一種協(xié)作力量。這種融合使數(shù)字基礎設施更具彈性和適應性，本地系統(tǒng)和云系統(tǒng)相輔相成，確保了即時的運營效率和長期的分析深度。
 

　　隨著工業(yè)企業(yè)的不斷發(fā)展，邊緣計算和云計算之間這種平衡的相互作用，將成為眾多行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基本要素。掌握和利用這種協(xié)同作用，對于在瞬息萬變的數(shù)字世界中實現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新、安全和運營效率至關(guān)重要。