由于網絡帶寬價格昂貴，而且連接性可能會下降，在惡劣天氣下更是如此，因此這種方法有時并不是十分理想。傳輸數(shù)據也可能受到黑客的攻擊、往返延遲時間太長等因素的影響，這都會導致反應速度減緩，從而影響對關鍵事件的響應。

增加霧計算，將層次結構中的本地霧節(jié)點布置在管線附近，就可以通過廉價和快速的本地網絡設施，將其連接到傳感器和執(zhí)行器。霧節(jié)點提升了安全性能，減少了泄密的機會，如果已經獲得授權，那就可以在毫秒級時間內，對異常工況作出反應，快速關閉閥門，大大降低溢出事件的嚴重性。霧節(jié)點可以在有線、光纖和無線網絡之間以及這些網絡的內部運行，使其最適合于連接到基于監(jiān)控與數(shù)據采集 (SCADA) 系統(tǒng)、OPC UA接口、Modbus的工業(yè)元件上。在本地站點上的霧節(jié)點分析，減少了對云端帶寬的需求，降低了總體成本。

在云計算和霧計算之間的平衡控制，會在整個業(yè)務流程中(成本、控制、安防和安全性) 產生更好的結果。將大部分決策功能轉移到霧節(jié)點上，并偶爾使用云來報告狀態(tài)或接收命令或更新，這樣有助于企業(yè)創(chuàng)建一個更卓越的控制系統(tǒng)。

圖 3:霧計算及其系統(tǒng)層水平體系結構的示意圖。

霧計算的5個優(yōu)勢

安全、認知、靈活、延遲和效率 (SCALE) 可以被描述為霧計算的主要優(yōu)勢。雖然選定的IIoT設備和技術可以解決特定方面的問題，但霧計算滿足了對安全性、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，側重于為工業(yè)控制系統(tǒng)提供基于周邊的威脅檢測保護。新的控制請求被重新定向到云端，以進行身份驗證和授權處理。硬件和軟件更新，通常被安排在下一次計劃停機時間內進行。如果威脅突破了防火墻，常見響應是手動將系統(tǒng)停機，以便隔離和清理，而這將會導致整個工廠陷入崩潰。現(xiàn)在，這些處理流程已經不能滿足需求了。

使用霧計算，本地的安全功能可使用與公司一樣的IT策略、控制和過程。大多數(shù)的霧節(jié)點包括一個受信的硬件根，這是一個信任鏈的基礎，從最低級傳感器、執(zhí)行器向上沿著霧層次結構，直到云端。從互聯(lián)網到分布式霧網絡的通訊都被監(jiān)控，使用機器學習可以發(fā)現(xiàn)本地環(huán)境下的異?；顒?，從而可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的攻擊。

如果檢測到攻擊，霧節(jié)點可以通過阻止攻擊者的通信來保護關鍵的工廠網絡，這樣霧節(jié)點就充當了網關。高度敏感的數(shù)據可以在本地處理，根本不需要離開制造工廠范圍。通過低成本的大量物聯(lián)網（IoT）節(jié)點，霧架構還提供了一個分布式認知功能層，即使一些網絡元素缺乏實現(xiàn)完全區(qū)域鏈部署的計算資源，也可以經濟高效的實現(xiàn)網絡范圍內的區(qū)域鏈部署。

2.認知: 霧架構決定了在云到物的連接體上進行計算、存儲和控制功能的最佳位置?？梢栽诖罅縄oT節(jié)點設備上或通過附近的霧節(jié)點來進行決策，以避免將數(shù)據傳輸?shù)皆浦小?shù)據可以在本地進行高效、自主的處理和分析。經過過濾的信息通過霧架構發(fā)送到總部的數(shù)據中心進行分析。這種方式還支持未來的規(guī)劃和長期的持續(xù)改進。

智能傳感器可以在制造執(zhí)行方面做出自主決策和權衡?；ヂ?lián)的多個機器可以在生產環(huán)境中進行通信，從它們的決策中相互學習，并隨著時間的推移逐步提高性能。

特別是，霧架構可以通過創(chuàng)建數(shù)字化雙胞胎來再現(xiàn)經驗豐富的操作員的技能，它可以使用從安裝在生產工具上的傳感器收集到的數(shù)據。數(shù)字化雙胞胎是物理資產、過程和系統(tǒng)的數(shù)字化復制品，提供了設備在整個生命周期中的運行方式以及動態(tài)響應。通過數(shù)字化雙胞胎進行仿真，一個操作員可以在多個位置監(jiān)視和管理多個設備，甚至可以同時管理過去、現(xiàn)在和將來的數(shù)據。

這就使基于霧的基礎結構能夠從過去的歷史中學習，提供對當前生產過程的實時控制，并推斷未來生產運行所需的生產參數(shù)，所有這些都集成在同一個系統(tǒng)中。在霧層中實現(xiàn)的數(shù)字化雙胞胎，使操作員可以在系統(tǒng)上，以非常接近于實際工廠的運行模式模擬過程參數(shù)的變化，因此不會影響產品質量，也不會損壞生產設備，或造成不安全的工況。