Big Data

Cloud – alternativ zum Edge-Computing

Mit IoT beziehungsweise Industrie 4.0 und Smart Factory explodieren Daten (big data).

Cloud-Prinzip (https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images).

Zum wirtschaftlichen Beherrschen dieser Flut in Echtzeit dienen bevorzugt Speicherung, Zustandsüberwachung, Analyse bei hoher Rechenleistung. Letztere lässt sich komplett vor Ort bereitstellen (Edge-Computing). Stammen die Basisdaten aus lokal verteilten Quellen, empfiehlt sich ein externes Rechenzentrum. Dieser Server, die Cloud (Datenwolke), führt solche Aufgaben kostengünstiger und zuverlässiger aus. Auf IoT-Gateways installierte, universelle Software-Plattformen ermöglichen die Kopplung – ebenfalls für Bestandsanlagen ohne Eingriff in die Automatisierungslogik. Bei Verzicht auf Gateways kommunizieren Steuerung und Cloud inzwischen sogar direkt (http://www.jetter.com). Die Entscheidung zwischen den zwei Konfigurationen beeinflusst die Anwendung. Immer gibt es Prozesse, die beide Angebote kombinieren. Cloud-Architekturen empfehlen sich für alle Bereiche von Industrie und Wirtschaft.

Cloud-Dienste
Dieses dezentrale Rechenzentrum (Server) meist unternehmensfremder Dienstleister speichert Verarbeitungsprogramme und Daten etwa für Überwachung und Visualisierung (Bild). Der Nutzer spart eigene IT-Infrastruktur für eine seltener benötigte Rechenleistung. Mit geeigneter Hardware (skalierbares Gateway zum Erfassen von Prozessdaten selbst komplexer Anlagen oder mehrerer Maschinen) profitieren die Anwender von niedrigen Wartungskosten und robustem, zuverlässigem Betrieb. Zusätzlich wird diese Entwicklung durch Ansteigen des Bedarfs an dynamischer Rechenleistung getrieben.

Anzeige

Neben den sichersten Pivate-Clouds existieren gleichfalls frei verfügbare Strukturen Public Cloud sowie hybride Lösungen. Die Dezentralisation der Rechenleistung bedarf Scenarien zum Beherrschen des Ausfalls von Cloud und/oder Datenübertragung. Höchste Zuverlässigkeit bieten Multi-Cloud-Umgebungen mit redundanten „Server-Farmen“. Zum Zugang eignet sich jedes internetfähige Gerät.

Multiprotokoll-IIoT-Gateway (Protokollwandler für Produktions- und Energiedaten; Fa. Red Lion www.redlion.net; s. auch www.kunbus.com Revolution Pi modularer IIoTKnoten/Gateway – erweiterbar um I/O-Module u. ä., mit skalierbarem Cloud-Service, Software-flexibles, skalierbares Gateway Echocollect www.industrial.softing.com)

Ständig muss ein schneller, sicherer Kommunikationskanal bereitstehen, um Verzögerungen gegenüber der Echtzeitverarbeitung zulässig zu begrenzen. Das Risiko hinsichtlich Datendiebstahl und -manipulation ist natürlich gegenüber dem Edge-Computing ausgeprägter.

Edge-Dienste
Server für Edge-Computing gehören zum firmeninternen Netzwerk. Abgesehen von den Zusatzkosten beherrscht solche Struktur die beschriebenen Aufgaben der Cloud. Belastungsgrenzen treten bei hohem Datenaufkommen und/oder bei dem Erfordernis skalierbarer Lösungen zu Tage. Der Edge-Controller entspricht einer speziellen SPS hoher Rechenleistung.

Kooperation Cloud-Edge
Keiner der beiden Ansätze lässt sich ausschließen. Aufmerksamkeit verdient der Technologiezyklus, den der Nutzer lediglich für seine Zuständigkeit berücksichtigen kann. Ihre Kombination – gipfelnd in der Multi-Cloud – ist das Mittel der Wahl. Bei großem Datenvolumen sowie prozesstechnisch bedingten schnellen Reaktionszeiten empfiehlt sich eine Vorverarbeitung/Aufbereitung in einem Edge-Gerät als Schnittstelle zwischen operativer und Informations-Technologie. Spezielles, sicheres, flexibles IoT-Edge-Gateway verbindet das Automatisierungs-Netzwerk mit der Cloud (http://www.netiot.com).

Tabelle: Cloud versus Edge (x überlegen)

Datenübertragung und Security in der Cloud
Hauptziel von Cloud-Lösungen besteht in der Erhöhung der Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen. Sichere IoT-Lösungen sind mit der „Wolke“ zu vernetzen. Verbindungen mit Standards wie OPC UA realisieren verschlüsselte Kommunikation und Diagnose von der Cloud bis zum letzten Sensor. Daten gelangen sicher und fehlerfrei von der Feldebene in die Cloud und zurück. Hauptgewicht in der Security-Architektur besitzen Identitätssicherung sowie -abfrage an Netzwerksschwerpunkten. Zu gegenüber konventionellem M2M veränderten Hardware-Konzepten gehören „vielsprachige“, modulare, skalierbare, Daten auslesefähige Multiprotokoll-Cloud-Gateways (Bild). Auch Netzwerke wie Profinet lassen sich um Cloud-Funktionen erweitern (Proficloud www.phoenix-contact).

Ausblick
Die für das „big-data-Geschäft“ unerlässliche Cloud als Plattform für Effizienz, Datensicherheit, -erfassung, Speicherung und Optimierung verändert Geschäftsmodelle. Die Unternehmensreichweite lässt sich kostengünstig ausbauen. Zugleich entstehen durch Cloud-Computing Innovationen für kleinere Unternehmen.

Geeignete Kommunikationslösungen (z. B. OPC-UA) und intelligente Stromversorgungen (z. B. Sitop-Geräte) vorausgesetzt lassen sich Geräte zur permanenten Überwachung und Datenbereitstellung in Cloud-Lösungen integrieren. Die Standardisierung der Cloud-Kommunikation mit hardwareunabhängigem Application Programming Interface API erleichtert Gateway-Entwicklungen (http://www.congatec.com).

Da MES-Software in einer Cloud gespeichert werden kann, steht sie als attraktives Mietmodell kleineren Unternehmen zur Verfügung.

Die Cloud-Vorzüge gebieten Vorsicht hinsichtlich Lizenzbedingungen und Sicherheitsmaßnahmen solcher Dienste. Kryptografische Großrechner wie IBM Z heben Sicherheit und Verschlüsselung auf eine neue Stufe. Zudem ist bereits die Alternative Blockchain ohne zentralen Server technisch und gewährleistungsrechtlich in Entwicklung.

Diese vorteilhafte Technologie incl. der erforderlichen, künstlichen Intelligenz KI (z. B. für wissensbasierte Entscheidungshilfen) wird die Zukunft mitbestimmen. Natürlich darf sie keine negativen, sozialen Folgen haben.

Dr.-Ing. habil. Joachim Krause


Edge- (Fog-, Grid-) Computing - Echtzeit-Datenverarbeitung in einem Server, der sich am Rande eines Unternehmens-Netzwerkes befindet. Er vermeidet Gefahren bei der Datenübertragung.

Cloud-Computing - Externer Server übernimmt Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen. Die "Wolke" erfasst übertragene Daten dezentraler Quellen und stellt sie verarbeitet zur Verfügung.

Multi-Cloud-Umgebung - Kombination aus Private-, Public-, Hybrid-Cloud- sowie Edge-Computing. Voraussetzung: alle potentiellen Teilnehmer sind cloud-kompatibel.

Blockchain-Computing - Dezentrales Peer-to-Peer-Netzwerk ohne zentralen Vermittler. Von jeder Transaktion innerhalb des Computernetzes speichert jeder Teilnehmer eine Kopie des Vorgangs.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Verbindungstechnik

Lotse für Industrie 4.0

Daten sind der Rohstoff des 21. Jahrhunderts. Damit sie in Bewegung bleiben, braucht es eine leistungsfähige Infrastruktur. Die bekommen Anwender von Lapp – maßgeschneidert und mit der richtigen Beratung, verspricht Georg Stawowy, Vorstand von Lapp...

mehr...

Ratgeber

Augen auf beim Handheld-Kauf

Um den digitalen Wandel voranzubringen, braucht es neben Strategie und leistungsstarken Systemen auch kleine, wichtige Tools wie Handheld-Geräte, die Daten exakt und verlässlich erfassen. Cipherlab hat daher einen Ratgeber für die Auswahl von...

mehr...