Betriebsdatenerfassung in Industrial-Edge-Computing

Edge-Computing stützt Cloud-Lösungen

Lange Zeit wurde Cloud Computing als die ultimative Lösung für die digitale Transformation propagiert. Die Datenverarbeitung erfolgt in zentralen, großen Rechenzentren, die IT-Infrastruktur solle, salopp gesagt, komplett ins Internet verlegt werden. Jeder Sensor liefert seine Daten direkt in die Cloud, damit anhand von Big Data-Analysen mit vielfältigen Optimierungen für bessere Geschäfte gesorgt werden kann – von der Produktentwicklung über die Produkte bis hin zur Logistik und Instandhaltung. Soweit die Theorie.

Edge-Computing – eine Begriffserklärung

Seit einiger Zeit liest man im Zusammenhang mit Cloud Computing immer häufiger den Begriff „Edge“ oder „Edge-Computing“. Der Begriff Edge (englisch für Kante oder Rand) bedeutet im Umfeld der Netzwerktopologie etwa „am Rand des Netzwerks“ – gemeint ist dabei das lokale Netzwerk einer Fabrik, einer Maschine oder eines Gebäudes. Um den Nutzen von Edge-Computing in der Industrie zu verstehen, schauen wir uns im folgenden die Grenzen des technisch machbaren bei Cloud-Lösungen an.

Die Grenzen der Cloud-Technologie

Immer mehr Sensoren erzeugen eine immer größere Datenmenge. Das betrifft nicht nur die industrielle Produktion, sondern nahezu jeden Bereich – beispielsweise auch die Infrastruktur, die weltweite Logistik und das Smarthome.

Würde man tatsächlich alle anfallenden Daten in einen Cloud-Dienst übertragen, müsste man mit verschiedenen technischen Schwierigkeiten rechnen:

• Viele Vorgänge und Prozesse in automatisierten Anlagen sind zeitkritisch. Die Kommunikation mit der Cloud ist aufgrund der Latenzzeiten nicht so schnell, dass Entscheidungen in Echtzeit getroffen werden können.
• Die Übertragungskapazität (Bandbreite) für beliebig große Datenmenge ist nicht vorhanden oder unverhältnismäßig teuer.
• Selbst wenn die Verfügbarkeit einer Internetverbindung zu 99,99 % garantiert wird, entspricht das immer noch einer Ausfallzeit von knapp einer Stunde pro Jahr, mit der man rechnen muss.

Edge-Computing ergänzt Cloud-Lösungen

Die Lösung ist die Vorverarbeitung der Daten am Ort der Erfassung. Die Daten der Steuerungen und Sensoren werden direkt an der Anlage durch ein sogenanntes Edge-Gateway verarbeitet.

Das hat verschiedene Vorteile:

• Die Daten werden auf das Wesentliche konzentriert, nur die Ergebnisse werden übertragen.
• Die Pufferung der Daten macht die Anlage unabhängig von einer ständigen Internetverbindung.
• Punktuelle Internetverbindungen statt Dauer-Online ist ein Aspekt der Industrial-Security.
• Die erfassten Werte können direkt mit den entsprechenden Sollwerten abgeglichen werden – bei Abweichung kann sofort reagiert werden
• Je nach Konzept lassen sich die Edge-Gateways zentral über die Cloud warten und updaten

Verschiedene Edge-Gateway-Lösungen

Von Gateway ist die Rede, weil das System auch oft die Schnittstelle nach außen darstellt. Es gibt jedoch nicht das eine Edge-Gateway, das alles abdeckt. Je nach Anwendung kommen hier verschiedene Lösungen in Frage, beispielsweise Industrie-Computer, Industrie Router oder auch Speicherprogrammierbare Steuerungen.

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