Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Systemarchitekturen

Multiservice Edge Computing nah am Fertigungsprozess

Ohne Edge Computing wären viele moderne Fertigungsinfrastrukturen kaum zu betreiben. Edge-Systeme mit einer sogenannten serviceorientierten Architektur wollen dabei die Vorteile von Microservices mit denen traditioneller Komponenten kombinieren.

"Hardware follows software": Mit Edge Computing gelingt eine optimale Anbindung von Sensoren an die Cloud. (Bild: Schubert System Elektronik GmbH)

„Hardware follows software“: Mit Edge Computing gelingt eine optimale Anbindung von Sensoren an die Cloud. (Bild: Schubert System Elektronik GmbH)

Im Zuge wachsender Vernetzung steigen die Anforderungen an IIoT-angebundene Maschinen und Anlagen. Die Datenwelt wird größer und komplexer, der Einsatz von Edge Computing-Technologie dadurch unabdingbar. Gerade für eine effiziente Fertigung ist ein durchgängiger und zuverlässiger Informations- und Datenfluss entscheidend. In modernen Infrastrukturen werden Daten von verschiedenen Maschinen, Anlagen und Komponenten unterschiedlicher Hersteller erzeugt und bereitgestellt. Eine Edge Computing Lösung bildet die Schnittstelle. Die aus der Steuerungs- und Prozessleitebene generierten Daten werden benötigt, um Produktionsprozesse zu bewerten, zu beeinflussen und damit die Effizienz der Produktion zu steigern.

Typische Systemanforderungen

Anwender stellen weitere Forderungen an Edge-Computing-Systeme: Diese sollen transparent sein, um einen Überblick über die Datenströme zu vermitteln und das Wissen eines Unternehmens und damit den Wettbewerbsvorteil zu schützen. Gleichzeitig sollen genügend Daten zur Verfügung stehen, um eine durch den Hersteller unterstütze Wartung zu ermöglichen und somit die Verfügbarkeit der Anlage zu erhalten. Die Plattform soll flexibel sein, damit einfach auf unterschiedliche Einflüsse reagiert werden kann. Ebenso ist eine Skalierbarkeit wichtig, um das System auf unterschiedliche Leistungsanforderungen anpassen zu können. Und letztlich wollen viele Anwender offene Systeme, damit sie eigene Software-Umgebungen, Versionen und Libraries nutzen können. Anforderungen, die wie selbstverständlich erscheinen. Dennoch gibt es Stand heute kaum eine Lösung am Markt, die die Bedürfnisse der Unternehmen an Hard- und Software sowie deren Flexibilität und Transparenz tatsächlich erfüllt und die genannten Herausforderungen in eine funktionierende Lösung umsetzen kann.

Technologietrend Microservices

Microservices erfahren seit Jahren immer wieder viel Aufmerksamkeit. In einer Microservice-Architektur werden Softwarefunktionen granular aufgelöst und ermöglichen so die mehrfache Verwendung, schnelle Bereitstellung (Deployment) und gezielte Wartung einzelner Services, unabhängig von der Gesamtfunktion eines Systems. Ebenso lässt sich mit mit Continuous Delivery und einer tiefen Testautomatisierung ein hoher Qualitätsstandard der Software erreichen. Durch die feine Auflösung der Funktionen ist die Größe der Datenpakete bei einem Update der Software verhältnismäßig klein, was etwa bei der Aktualisierung einer Maschine in Bereichen mit niedriger Datenbandbreite von Vorteil ist. Um Microservices konsequent umzusetzen, ist jedoch ein hoher Aufwand zum Aufbau der Architektur notwendig und auch das Management der Services ist ressourcenintensiv. Damit einher geht auch ein hoher Abstraktionsgrad der Funktionen, die sich von für den Anwender logischer Funktionalität löst.

Sensornahe Edge-Lösungen ermöglichen prozessnahe Analyse und Weiterverarbeitung von Daten, z.B. für die ­vorausschauende Wartung und Qualitätssicherung. (Bild: Schubert System Elektronik GmbH)

Sensornahe Edge-Lösungen ermöglichen prozessnahe Analyse und Weiterverarbeitung von Daten, z.B. für die ­vorausschauende Wartung und Qualitätssicherung. (Bild: Schubert System Elektronik GmbH)

Anspruchsvolle Technik

In der Realität werden Microservices oft nicht konsequent umgesetzt und fokussieren sich auf eine Anwendung im Software-Back-End (Verarbeitungsebene), während das Front-End (Eingabe, Visualisierung) oft noch als klassische monolithische Architektur entwickelt wird. Bei der Änderung eines kleinen Softwareteils muss also die Gesamtfunktion des Systems getestet werden. Daraus ergeben sich hohe Testaufwände und eine entsprechend langsamere Bereitstellung von neuen Versionen. Auch bei einem Update muss immer die komplette Software bereitgestellt werden, was entsprechend große Datenpakete zur Folge hat. Ein monolithischer Ansatz hat zwar den Vorteil schnell sichtbare Ergebnisse zu liefern, da der Vorbereitungsaufwand deutlich geringer ausfällt. Er ist jedoch in Bezug auf Wartung, Flexibilität, Transparenz und Qualität im Nachteil. Betrachtet man die Datentransparenz, ist ein Monolith eine Black Box, die sich zudem schwer verändern lässt.

Serviceorientierte Architektur

Eine serviceorientierte Architektur kombiniert Ansätze aus den beiden Welten (Microservices und Monolith). Funktionen werden logisch gebündelt und die Komplexität so reduziert. Anwender müssen sich weniger Sorgen über Abstraktionen ihrer Funktionen machen. Die Bündelung von Services in logische Anlagenfunktionen kann für gute Übersicht bei gleichzeitiger Nutzung der Vorteile von Microservices hinsichtlich Deployment, Wartung und Qualität sorgen. Durch definierte Schnittstellen zwischen den Services können der Datenfluss transparent dargestellt und einzelne Services angepasst oder abgeschaltet werden, beispielsweise um kritische Daten im System zu belassen. Durch den Einsatz einer Container-Engine können neben selbst entwickelten auch Container anderer Anbieter integriert werden. Damit eröffnet sich ein weites Anwendungsfeld und die Möglichkeit auch weitere Anlagenfunktionen auf Microservice-getriebene Plattformen zu verlagern.

 


Das könnte Sie auch interessieren:

Im Anschluss eines IT-Projektes setzen viele Unternehmen auf eine Rückschau, um daraus Erkenntnisse für kommende Projekte zu gewinnen. Für das Projekt selbst kommt dieses Wissen zu spät. Beim agilen Projektmanagement ist das anders. Aber passen Sprints und 'Lessons-Learned' zur Projektarbeit mit hohen Compliance-Ansprüchen?‣ weiterlesen

Um Maschinendaten etwa für Predictive Maintenance zu erfassen und zu verarbeiten, gibt es sehr individuelle Lösungen. Vom Mini-PC bis zum Edge Device samt Middleware lassen sich Konzepte für datengetriebene Aufgaben realisieren. Am Beispiel des SAP-Portfolios zeichnet der Beitrag die Szenarien nach.‣ weiterlesen

Um digitale Zwillinge produktiv einzusetzen, muss das Zusammenspiel der Informationen aus Engineering, Shopfloor und Topfloor rund laufen. Mit dem SAP-Portfolio lässt sich dieser Digital Thread spannen, wie neue Geschäftsmodelle des Prozesstechnikherstellers Endress+Hauser belegen.‣ weiterlesen

Auch 2022 werden sich die IT-Systeme von Unternehmen weiterentwickeln. Oliver Rozić, Vice President Product Engineering bei Sage, weiß wie und welche Trends dabei eine Rolle spielen könnten.‣ weiterlesen

Die Bamberger Docufy hat im März 2021 die Instandhaltungssoftware Maintenance Manager auf den Markt gebracht. Das System soll Anlagenbetreibern helfen, ihre Regelwartung mit Maschinendaten so zu verknüpfen, dass eine vorausschauende und zeitoptimierte Wartung möglich wird. Zudem kommen Firmen mit dem Computerized Maintenance Management System einen großen Schritt weiter in Richtung Predictive Maintenance.‣ weiterlesen

Im internationalen Vergleich belegt Deutschland bei der Digitalisierung keine Spitzenposition, sondern tendiert eher zum Mittelfeld. So zumindest legt es eine Studie des Ifo Instituts nahe. Demnach sei nicht nur die Politik, sondern auch die Unternehmen selbst gefragt.‣ weiterlesen

Gerade betagte Bestandsmaschinen lassen sich oft nur schwierig an IT-Systeme anbinden. Für eine tiefe Integration müsste häufig sogar deren Automatisierungstechnik getauscht werden, was dann aus Kostengründen unterbleibt. Doch Edge-Boxen können selbst älteren Maschinen eine Menge Daten für Optimierungsprojekte und die Mitarbeitervernetzung entlocken.‣ weiterlesen

Kontron Electronics hat mit Wirkung zum 1. Dezember den Geschäftsbetrieb des EMS-Dienstleisters Ultraschalltechnik Halle (UST) übernommen. Ziel der Übernahme ist es laut Pressemitteilung, die eigene Kompetenz im Bereich Entwicklung und Produktion auszubauen.‣ weiterlesen

Bauteilschwingungen, die bei vielen Fertigungsverfahren entstehen, führen oftmals dazu, dass die Oberfläche des Werkstücks beschädigt wird. Darüber hinaus sind sie ein Grund für erhöhten Werkzeugverschleiß. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat gemeinsam mit Industriepartnern einen digitalen Zwilling entwickelt, mit dem Bauteilschwingungen bei der Fräsbearbeitung vorhergesagt werden können.‣ weiterlesen

Jacqueline Fechner ist neue General-Managerin für die DACH-Region bei DXC Technology und soll künftig die Geschicke des IT-Dienstleisters in Deutschland, Österreich und der Schweiz verantworten.‣ weiterlesen

Ein Erfolgsfaktor für das Konzept des digitalen Zwillings ist, dass es sich entlang des gesamten Lebenszyklus eines Produkts anwenden lässt. Bevor mittelständische Unternehmen seinen individuellen Nutzen erschließen können, müssen sie einige praktische Herausforderungen lösen.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige