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Die Vorteile von «Edge Computing» sowie «Cloud Computing» vereint: Ausgabe 13/2020, 27.08.2020

Bringen Sie die IT in die Fertigung

Die Datenverarbeitung im industriellen Umfeld ist in den vergangenen Jahren immer wichtiger geworden. Siemens vereint mit «Industrial Edge» die Vorteile von «Edge Computing» sowie «Cloud Computing» und bietet eine einfache, flexible und sichere Art für die optimale Verarbeitung von Daten.

Bilder: Siemens

Die Digitalisierung im Industrieumfeld bringt neue Lösungen mit sich, die bereits seit Jahren in der IT genutzt werden. So beispielsweise die digitale Datenverarbeitung mit «Edge Computing» und «Cloud Computing». Bei «Cloud Computing» dient typischerweise ein Datacenter als zentraler Punkt, während die einzelnen Netzwerke mit diesem Rechenzentrum verbunden sind. Die Grosslast der Daten trägt dabei das zentrale Rechenzentrum, das aber häufig weit entfernt steht. Im Gegensatz dazu gibt es das «Edge Computing». Der Begriff «edge» leitet sich vom englischen Wort für Rand ab. Die Datenverarbeitung findet also nicht wie bei den Cloud-Lösungen zentral in einem Kern-Rechenzentrum statt, sondern dezentral am Rand des Netzwerks. «Edge Computing»-Daten werden somit ohne Zeitverzögerung direkt an einem Gerät verarbeitet, ohne dass eine Übertragung an ein Datacenter erfolgt.

Edge Computing
Edge Computing ist eine Erweiterung der Netzwerkarchitektur. Dank Sensoren in der Produktionslinie können zeitkritische Daten direkt ausgewertet werden. Es werden nur Daten an das Rechenzentrum übermittelt, die zum Beispiel für eine Big Data Analyse benötigt werden oder direkt archiviert werden. Es erfolgt also eine Datenverdichtung, so dass nur die Daten weitergeleitet werden, welche für eine Übermittlung in den Cloud-Server sinnvoll sind.
Die Datenverarbeitung direkt am Rand des Netzwerks birgt grosses Potenzial – aber auch einige Herausforderungen. Einerseits verbessert sich die Sicherheit, da verschlüsselte Dateien näher am Netzwerk-Kern verarbeitet werden. Andererseits liegt genau hier der Knackpunkt: Das Betriebssystem und die Software müssen laufend aktualisiert werden und benötigen häufige manuelle Update. Und auch der Datenschutz darf nicht ausser Acht gelassen werden: Unternehmen brauchen eine umfassende Datenschutzstrategie, falls mit Edge Computing an verschiedenen Standorten die Daten verarbeitet werden. Dabei müssen sowohl das Speichermedium und die Zugriffsrechte als auch die Anforderungen an die Netzwerkbandbreite berücksichtigt werden. Selbst bei der Datenbearbeitung spielt die Netzwerkbreite eine entscheidende Rolle: Damit die Daten vor Ort gespeichert und bearbeitet werden können, ist eine entsprechend hohe Bandbreite des Netzwerks notwendig. Zudem muss der unregelmässige Rechen- und Speicherbedarf, welcher eine Produktionslinie generiert, mit einkalkuliert werden.

Cloud Computing
Es gibt verschiedene Gründe, sich für die klassische Lösung zu entscheiden. Cloud Computing ist eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit, auf die IT-Infrastruktur und Webapplikationen zuzugreifen. Die Rechenleistung kann dabei individuell gewählt werden und dem Umfang des Speichermediums sind kaum Grenzen gesetzt. Hinzu kommt, dass das Angebot stets auf dem neusten Stand der Technik ist. Des Weiteren entfallen die kostenintensiven präventiven Massnahmen zum Ausfallschutz, da diese direkt vom Dienstleister angeboten werden.
Jedoch stösst man auch bei dieser Datenverarbeitungsvariante auf Herausforderungen: Einerseits sind Unternehmen unsicher was ihre empfindlichen, unternehmensbezogenen Daten anbelangt. Andererseits ist eine schnelle und sichere Internetverbindung massgebend, um von den online Diensten Gebrauch zu machen – eventuell ist dies nicht an allen Standorten möglich, was zu verlangsamten Arbeitsprozessen führen kann. Durch die grosse Datenmenge, die in den weit entfernten Rechenzentren verarbeitet wird, kann es zu Problemen bei der Reaktionszeit (Latenz) kommen.

Zentrale oder dezentrale Datenverarbeitung?
Warum nicht beides? Die Frage, welche Methode für welche Anwendungen besser geeignet ist, fällt bei der Lösung von Siemens komplett weg: Industrial Edge nutzt nämlich sämtliche Vorteile von Edge und Cloud Computing – und diese sind auf den spezifischen Bedarf des Unternehmens abgestimmt. Die Daten lassen sich sowohl direkt an der Maschine auswerten und analysieren als auch maschinenah für eine verzögerungsfreie Übermittlung an das Rechenzentrum vorverarbeiten. So können die Vorzüge beider Lösungen genutzt werden.
Industrial Edge schliesst also die Lücke zwischen der lokalen und cloudbasierten Datenverarbeitung. Dafür steht ein breites Spektrum an Applikationen zur Verfügung: Datenverarbeitung, Datenvisualisierung per Webserver, Datenübertragung in die Cloudoder IT-Infrastruktur sowie schnelle Innovationszyklen bei der App-Entwicklung.

Industrial Edge für Produktionsmaschinen und Anlagen
Industrial Edge ermöglicht Anwendungen weit über die Funktionen der klassischen Steuerung hinaus. Mit der innovativen Plattform lassen sich grosse Datenmengen direkt an der Produktionsmaschine lokal verarbeiten und so Speicher- und Übertragungskosten verringern, weil grosse Datenmengen vorverarbeitet und nur relevante Daten in die Cloud übertragen werden. Dabei unterstützt Industrial Edge Cloud-Übertragungsprotokolle für MindSphere, das cloudbasierte und offene IoT-Betriebssystem von Siemens. Anstatt Updates und Security-Patches auf jedem Gerät einzeln durchzuführen, können Anwender alles zentral von einem System aus initiieren. Auch bereits bestehende Applikationen können mit Industrial Edge ohne grossen Aufwand genutzt werden.

Industrial Edge für Werkzeugmaschinen
Werkstück- und Prozessqualität sind die wichtigsten Treiber der Wertschöpfung – dank der Datenerfassung ist eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung parallel zur Fertigung möglich. Mit Sinumerik Edge bietet Siemens eine massgeschneiderte Software für die digitale Fertigungsunterstützung und Optimierung. Die maschinennahe Plattform funktioniert unabhängig von den Werkzeugmaschinen ohne Beeinflussung der Automatisierung. Die zentrale Verwaltung erfolgt über MindSphere und hält dadurch das Betriebssystem und Hardware der Sinumerik Edge Geräte stets auf dem neusten und sichersten Stand.

Industrial 5G – für die Industrien von morgen
Durch moderne Technologien wie das Industrial Internet of Things (IIoT) beziehungsweise Edge-Anwendungen stossen heutige Netzwerke schnell an ihre Grenzen. Insbesondere die ultrakurze Latenz sowie umfassende IIoT-Konnektivität sind Voraussetzungen für eine reibungslose Abwicklung von internetbasierten Anforderungen im industriellen Umfeld. Das bedeutet, dass Industrial 5G in der Zukunft unerlässlich wird. Hohe Datenraten, zuverlässige und leistungsfähige Breitband-Übertragung und niedrige Latenzzeiten werden zu entscheidenden Faktoren eines Unternehmens. Und 5G hat so einiges auf dem Kasten: eine Million vernetzte Einheiten pro Quadratkilometer, eine Übertragungsrate von bis zu 20 Gigabit pro Sekunde und eine Reaktionszeit von wenigen Millisekunden. Das Zusammenspiel solcher neuer Technologien in Kombination mit bestehenden Automatisierungslösungen eröffnet ein nie dagewesenes Ausmass an Flexibilität, Skalierbarkeit und Sicherheit in der Datenverarbeitung – und macht produzierende Unternehmen zukunftssicher. «

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Siemens Schweiz AG, Digital Industries
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Flexible Skalierbarkeit: Industrial Edge kann auf hunderten Maschinen und Geräten genutzt werden, auch weltweit verteilt. Die Erweiterung um mehr Rechenleistung oder die Vernetzung mit der Cloud sind jederzeit möglich.


Mit Industrial Edge nutzen Produktionsunternehmen alle Vorteile von Edge und Cloud Computing – optimal abgestimmt auf den spezifischen Bedarf des Unternehmens.