IoT, Cloud und Edge – Was steckt hinter dem Hype?

Dezember 12, 2019 | in Digitalisierung | von pragmatic industries

Wer sich in der Maschinenbau-Fachwelt bewegt, kommt um diese Begrifflichkeiten – IoT, Cloud und Edge – kaum mehr herum. Unterschiedliche Lösungen und Produkte sollen dem mittelständischen – und oft auch großen – Maschinenbauern dabei helfen die Herausforderungen der modernen Welt zu bewältigen. Doch oftmals bleibt unklar, was eigentlich hinter diesen Begrifflichkeiten steckt und welche Vorteile diese Technologien mit sich bringen.

Was ist das Internet of Things (IoT)?

Das Internet of Things (IoT) bezeichnet die eigenständige Kommunikation aller Arten von Geräten über ein Netzwerk. Im industriellen Kontext bezeichnet es überwiegend das Zusammenspiel von Sensoren, Maschinen und Auswertungssystemen die eigenständig eine Reihe von Aufgaben durchführen. Beispielsweise können mithilfe der automatischen Auswertung solcher vernetzten Systeme, Informationen zum derzeitigen Anlagenstatus – Kennzahlen wie OEE – generiert werden. Außerdem können Probleme frühzeitig erkannt und im besten Fall automatisch behoben werden. Doch wo werden diese Daten gespeichert und verarbeitet? Die Antwort: Cloud- und Edge-Computing.

Cloud Computing – die optimale Lösung für Big Data Prozesse

Die Geschichte des Begriffs Cloud-Computing geht bis in die frühen siebziger Jahre zurück, als Darstellung vernetzter Computersysteme. In den frühen 2000er Jahren gewann dies an Aufmerksamkeit, als Amazon mit EC2 die erste in der breite wahrgenommene ‘Cloud-Lösung’ auf den Markt brachte. Im Wesentlichen beschreibt Cloud-Computing die On-Demand Ausführung und Speicherung von Daten auf Servern eines externen Dienstleisters.

Die Art und Weise der Dienstleistungen können hier stark auseinander gehen. Dies macht den Begriff der „Cloud“ vage. Ein genauer Blick ist oft notwendig, um einschätzen zu können was eine so bezeichnete Lösung tatsächlich beinhaltet. Oftmals zieht sich der Umfang einer Cloud-Lösung vom klassischen Serverhosting bis hin zu Anwendungen, bei denen der Kapazitätsbedarf flexibel an aktuelle Erfordernisse und Gegebenheiten angepasst werden kann. Diese zusätzlichen Ressourcen können je nach Nutzung abgerechnet und bezahlt werden, anstatt sie ständig bereithalten und administrieren zu müssen. Dies ist besonders von Relevanz, wenn Kapazitäten nicht ständig oder nur zu bestimmten Zeiten benötigt werden und kann zu signifikanten Kosteneinsparungen führen.

Bei der Nutzung von Cloud-Computing sollten jedoch einige Dinge berücksichtigt werden. Zu beachten ist, dass durch die Nutzung einer Cloud-Lösung die Kontrolle über die Infrastruktur aus der eigenen Hand gegeben wird. So entstehen Abhängigkeiten, auch langfristig finanziell, zu einem externen Anbieter. Daher sollte die Cloud-Strategie sorgfältig gewählt werden. Dabei sollte das Augenmerk insbesondere auf die Wahl eines vertrauenswürdigen und stabilen Anbieters liegen, da Ausfälle oder schlimmstenfalls die Einstellung des Geschäftszweiges zu erheblichen Problemen führen kann. Auch das Thema Datenschutz darf hier nicht außer Acht gelassen werden. Die Speicherung von personenbezogenen Daten im außereuropäischen Ausland ist beispielsweise grundsätzlich nicht zulässig.

Bei der Verarbeitung von Echtzeitdaten stößt das Cloud-Computing, durch die Größe der Datenmenge und die Anforderung an eine kurze Auswertungszeit, an seine Grenzen. Hier tritt das Edge-Computing in den Vordergrund.

Edge Computing – die unverzichtbare Schlüsseltechnologie

Bei Edge-Computing handelt es sich, wie der Name schon vermuten lässt, um Berechnungen am Rande des Netzwerkes. Die Idee hierbei ist, die Datenverarbeitung näher am Ursprungsort der Daten durchzuführen. So können Datenströme beschleunigt, Latenzzeiten minimiert, Echtzeitdaten ohne Probleme übertragen und Informationsflüsse besser kontrolliert werden. So hilft Edge-Computing konventionelle Systeme zu entlasten und Reaktionszeiten auf Ereignisse zu verkürzen.

In zahlreichen Fällen wird die erfolgreiche Verarbeitung und Übertragung von Daten erst durch die Nutzung von Edge-Computing möglich gemacht. Obwohl eine Echtzeitübertragung von Daten für viele Anwendungen unabdingbar ist, ist selbst bei modernen Anbindungen die verfügbare Bandbreite nicht ausreichend für die Fernübertragung derartig großer Datenmengen. Hinzu kommt, dass der Großteil dieser Echtzeitdaten nur geringes Potenzial für eine spätere Wiederverwendung hat.

Hier kommt Edge-Computing ins Spiel. Durch die sofortige Auswertung und Selektion der Daten kann die weiterzuleitende Datenmenge erheblich reduziert werden. Außerdem können benötigte Anwendungen direkt bereitgestellt werden, ohne erst über die Cloud gehen zu müssen. Dies kann zudem die nötigen Schritte bei der DSGVO Konformität verringern, da etwa hier beispielsweise sichergestellt werden kann, dass bestimmte personenbezogene Daten das Unternehmen und entsprechend die unternehmensinterne Zugriffskontrolle nie verlassen.

Wie können diese Technologien angewendet werden?

Die Kombination von Cloud- und Edge-Computing ermöglicht eine Reihe von verschiedenen Anwendungen zu betreiben. Eine Variante ist beispielsweise Informationen zusammenzustellen, die den Anlagenbetreibern erlauben im Detail betrachten zu können wie sich die Leistung einer oder mehrere Anlagen verhält. So können etwaige Problemquellen schnell identifiziert werden.

Weitere interessante Anwendungsfälle finden sich in der Automatisierung der Anlagenwartung. Beispielsweise könnte eine Reihe von Sensoren den Produktionsvorgang einer Maschine überwachen. Tritt ein Problem auf wird dieses an eine Analyse-Anwendung, die entweder auf einem Edge-Server oder in der Cloud ausgeführt wird, übertragen. Diese Anwendung kann anschließend den Schweregrad der Störung messen und abhängig von hinterlegten Regeln Entscheidungen treffen.

Die Technologien bieten auch bei einer nicht kritischen, aber die Produktion verlangsamenden Störung zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten. Die Anwendung kann den idealen Wartungszeitpunkt, abhängig von hinterlegten Produktionszeiten, finden. Darauf aufbauend einen Wartungsauftrag anlegen und die notwendigen Schritte auf dem HMI oder einem mobilen Endgerät anzeigen. Auch jenseits von Problemlösung können Cloud- und Edge-Computing erfolgreich angewendet werden. So kann etwa durch eine effiziente Integration mit ERP-Systemen die Beschaffung von Material und Ersatzteilen geregelt und Produktionsparameter mit Hilfe von statistischen Methoden und Machine Learning optimiert werden.

Die neue Computing-Welt

Der wachsende IoT-Markt bringt die steigende Relevanz von Cloud- und Edge-Computing mit sich. Diese stellen jedoch nur einen Querschnitt der Möglichkeiten dar, mit denen sich Maschinenbauer im Zeitalter der Digitalisierung beschäftigen müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Hinzukommt die stetige Weiterentwicklung und Vielseitigkeit der Themen rund um die Digitalisierung. Die Entwicklung von Lösungen, die auf die Bedürfnisse eines individuellen Maschinenbauers und dessen Kunden zugeschnitten sind, stellt daher keine triviale Aufgabe dar und bietet zahlreiche Herausforderungen.

Aus diesen Gründen beschäftigen sich die pragmatic minds und industries GmbH mit Fragestellungen dieser Art. Sodass wir die Maschinenbauer auf Augenhöhe unterstützen und gemeinsam mit Ihnen produktive Lösungen entwickeln können.

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