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Die Vorteile von Edge-Computing

Von ·Kategorien: Guest Post, Industrielles IoT·Published On: Juli 13th, 2022·7,6 min read·

Dies ist ein Gastbeitrag von Travis Cox, Co-Director of Sales Engineering bei Inductive Automation.

Moderne Unternehmen erkennen die Vorteile von Edge-Computing. In der Tat kann Industrie 4.0 nicht ohne diese Technologie stattfinden. Mit der zunehmenden Beliebtheit von Edge Computing zeigen sogar Führungskräfte auf C-Level ein größeres Interesse. Edge-Geräte werden am Rande eines Netzwerks eingesetzt, in der Nähe der zu erfassenden Daten. Da die Daten in der Nähe der Quelle verwaltet, analysiert, in einen Kontext gesetzt und bereinigt werden, können sie das gesamte System auf effizientere Weise durchlaufen. Dabei werden Ressourcen und Kosten gespart. Die Verarbeitung von mehr Daten im Edge führt zu höherer betrieblicher Effizienz, einer besseren Entscheidungsfindung sowie niedrigeren Kosten und vielem mehr.

Zu den wichtigsten Vorteilen von Edge Computing gehören:

  • geringere Latenzzeit
  • erhöhte Geschwindigkeit
  • Abfrage von mehr OT-Daten mit höheren Raten
  • lokale HMI
  • lokale Zwischenspeicherung von Daten
  • DataOps & Protokollkonvertierung (MQTT)
  • Verringerung der Bandbreitennutzung
  • verbesserte Sicherheit
  • gesteigerte Datenverarbeitung, -analyse und -auswertung
  • Skalierbarkeit

Die Wahl der richtigen Edge-Hardware

Um diese Vorteile nutzen zu können, müssen Sie zunächst die richtige Hardware finden, die alle Ihre Anforderungen erfüllt. Edge-Computing-Hardware muss robust und kompakt sein. Daneben muss sie über ausreichend Speicherplatz, vielfältige Anschlussmöglichkeiten und die nötige Leistung verfügen, um die gewünschten aktuellen und zukünftigen Arbeitslasten zu bewältigen. Diese Anforderungen zu berücksichtigen ist von entscheidender Bedeutung, da Edge-Computer häufig in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Dort müssen sie zuverlässig und optimal funktionieren und eine lange Lebensdauer haben.

OnLogic bietet eine breite Palette von Edge-Computing-Optionen, die alle diese Anforderungen erfüllen. Zudem sind sie kosteneffizient, verlässlich und lassen sich in Zukunft erweitern. Diskutieren wir, warum industrielle Hardware im Edge eine Notwendigkeit ist.

Jemand hält einen lüfterlosen Industrie-Computer auf der Hand.

Wichtige Überlegungen für IoT-Edge-Geräte

Edge-Computing-Hardware muss robust genug sein, um dem Einsatz in unbeständigen Umgebungen standzuhalten. An diesen Standorten sind die Computer möglicherweise häufigen Stößen, Vibrationen, Staub, Schutt und extremen Temperaturen ausgesetzt. Lüfterlose Designs machen Lüftungsöffnungen überflüssig und bilden ein vollständig geschlossenes System. Es schützt die empfindlichen internen Komponenten vor Schäden. Lüfterlose Designs können auch extrem kalten und heißen Temperaturen zwischen -40 °C und 85 °C standhalten. Der Einsatz von Standard-Computern in rauen und schwierigen Umgebungen wäre einfach nicht möglich.

Edge-Computer müssen nicht nur in rauen Umgebungen eingesetzt werden, sondern auch in elektrischen Schalttafeln installiert werden. Diese Installationsarten erfordern vielseitige Montageoptionen, wie beispielsweise DIN-Schienen. Natürlich kommt es in diesen Schalttafeln auf die Größe an. Damit ist ein kompaktes Design ein Muss. Dank ihres geringen Platzbedarfs werden Edge-Computer an zahlreichen Orten eingesetzt und bringen viel Leistung auf kleinem Raum unter. Darüber hinaus müssen Edge-Computer eine Vielzahl unterschiedlicher Szenarien für den Stromeingang und Schutzfunktionen für die Stromversorgung unterstützen. Dies umfasst beispielsweise Überspannungsschutz, Schutz vor Verpolung und Stoßwellenschutz.

Das Konfigurieren und Verbinden von Edge-Geräten

Die Betriebsumgebung ist äußerst komplex und umfasst Hunderte von verschiedenen Geräteprotokollen, Kommunikationsmedien und das Wissen zu Altgeräten. Wir benötigen Edge-Computing-Lösungen, die sowohl unsere seit Jahren bestehenden Installationen als auch neue Sensoren und Geräte abdecken können. Industrielle Edge-Computer benötigen zahlreiche I/O- und Erweiterungsanschlüsse. So können sie sowohl mit neuen als auch mit älteren Geräten verbunden werden.

OnLogic bietet mit ModBay, einem modularen Erweiterungsschacht, umfangreiche Optionen, um zusätzliche Anschlussmöglichkeiten und Funktionen zu ermöglichen. RS-232-COM-Ports sind wichtig für den Anschluss an ältere SPS-Generationen. DIO, oder Digital Input/Output, ist eine einfache Form der Schnittstelle, die in zahlreichen Systemen verwendet wird. DIO leitet digitale Signale von Sensoren, Messwertgebern und mechanischen Geräten an andere elektrische Schaltungen und Geräte weiter. 

Fahrzeuginterne Anwendungen können einen CAN-Bus erfordern, während Projekte mit vielen Peripheriegeräten möglicherweise mehrere USB-, Display- oder LAN-Anschlüsse benötigen, um Kameras, Monitore, Sensoren oder proprietäre Geräte anzuschließen. Mehrere Ethernet-Schnittstellen ermöglichen die Überbrückung von zwei isolierten Netzwerken, wie etwa OT und IT, mit dem zusätzlichen Vorteil einer verbesserten Sicherheit.

Die Optimierung von Edge-Netzwerken

Neben der I/O-Erweiterung können industrielle Edge-Computer mit Optionen für kabelgebundene, drahtlose und Mobilfunkverbindungen ausgestattet werden. Dadurch kann Edge-Computing-Hardware in abgelegenen Umgebungen eingesetzt werden, in denen eine verlässliche drahtgebundene und drahtlose Verbindung nicht immer verfügbar ist. Ohne Edge-Computing und Edge-Netzwerke ist die Verbindung zu Ihren OT-Geräten von einer zentralen Lösung aus über langsame und unzuverlässige Verbindungen schwierig und anfällig für Datenverluste.

Die Realität ist, dass die meisten Daten in Silos oder auf Inseln gespeichert sind. Das stellt eine echte Herausforderung dar, wenn es darum geht, ein Unternehmen zu vernetzen und einen breiteren Zugang zu den Daten zu ermöglichen. Wir können problemlos Edge-Computing-Hardware an entfernten Standorten bereitstellen, auf Daten zugreifen und sie lokal mit höheren Geschwindigkeiten verarbeiten. Anschließend können wir die Daten über eine Reihe von Konnektivitätsoptionen effizient an eine zentrale Lösung (vor Ort oder in der Cloud) senden.

Wie Sie die Vorteile von Edge-Computing nutzen können

Edge-Computing-Lösungen müssen in der Lage sein, die Aufgaben und Arbeitslasten zu bewältigen, für die sie eingesetzt werden sollen. Es ist äußerst wichtig, die heutigen Anforderungen der Arbeitslasten zu verstehen und für künftige Arbeitslasten, wie KI und ML, zu planen. Dies erfordert die Auswahl des richtigen Prozessors für die jeweilige Aufgabe und die Bereitstellung von ausreichend Speicherplatz. OnLogic bietet eine Reihe von Edge-Computern an, die mit den neuesten Prozessortechnologien ausgestattet sind. Diese Prozessoren bieten neue Funktionen für künstliche Intelligenz, Sicherheit, Betriebssicherheit und Echtzeit.

Um IoT-Lösungen zu entwickeln, benötigen Sie auch Software. OnLogic bietet integrierte Softwarelösungen, sodass Sie nicht erst Software installieren müssen. So können Sie Ihre industrielle IoT-Lösung schneller in Betrieb nehmen und skalieren. Ignition Edge ist eine der integrierten Softwarelösungen, die Ihre Datenerfassung, Visualisierung und Systemverwaltung bis zum Edge Ihres Netzwerks erweitert. Ignition Edge bietet Lösungen für Edge Computing, Remote-HMIs und MQTT-Datenübertragung sowie Lösungen zur einfachen Erweiterung großer Unternehmensarchitekturen.

OnLogic Connect Kit

Das OnLogic Connect-Kit kombiniert einen Rugged Computer mit der Software von Inductive Automation und AWS sowie der Unterstützung durch das Team von Cirrus Link Solutions.

Beispiele für Edge-Computing

Edge-Computing spielt beim Machine Learning eine große Rolle. Die Analyse von Daten im Edge des Netzwerks bietet mehr Verlässlichkeit, Skalierbarkeit und Geschwindigkeit. Außerdem erschließt es neue Potenziale, von der fortschrittlichen Prozesssteuerung (APC) über Machine Learning bis hin zu künstlicher Intelligenz. 

Stellen Sie sich eine Halbleiterfabrik mit vielen Werkzeugen vor, die Silizium auf Scheiben aufbringen. Fein abgestimmte Produktionsanlagen haben eine sehr geringe Fehlertoleranz. Materialverluste können Tausende von Euro an Ausschuss bedeuten. Viele Cloud-Plattformen bieten die Möglichkeit, komplexe Machine-Learning-Modelle, die in der Cloud erstellt wurden, direkt auf Edge-Computer zu laden. Während das Modell läuft, können Edge-Computing-Ressourcen ermitteln, ob das Projekt vom Kurs abweicht, oder sogar vorhersehen, ob dies der Fall sein könnte. Anschließend werden Anpassungen vorgenommen, um Probleme zu vermeiden. Im Vergleich zum herkömmlichen Computing bieten die schnelleren Reaktionszeiten des Edge-Computing für viele Anwendungen erhebliche Einsparungen.

Produktionsanlagen können extrem teuer sein. Ausfälle können die Unternehmen Hunderttausende oder sogar Millionen von Euro kosten. Es ist für Unternehmen nicht vorteilhaft, Ersatzgeräte auf einem Regal stehen zu haben. Denn damit sind sie gezwungen, Kapital für ungenutzte Ressourcen auszugeben. Wenn ein Gerät kaputt geht und es ein oder zwei Tage dauert, bis ein Ersatzgerät zur Verfügung steht, kann das Millionen an entgangenen Einnahmen bedeuten. Gehen die Anwender:innen dieses Risiko ein? Mit Edge-Geräten können Sie Daten sammeln und mit Leistungsmodellen vergleichen. Auf diese Weise können Muster aufgedeckt werden, die Menschen nicht sehen. Dadurch können Sie die Betriebszeit optimieren und kostspielige Reparaturen, Ersatzbeschaffungen oder Produktionsverzögerungen vermeiden.

Eine Zusammenfassung der Vorteile von Edge-Computing

Wie Sie aus diesen Beispielen ersehen können, ist die digitale Transformation möglich und Edge-Computing spielt dabei eine entscheidende Rolle. Das Versprechen von Analysen, Dashboards und Machine Learning kann erst dann eingelöst werden, wenn Zugang zu den Daten besteht. Die vollständige Nutzung von Edge-Computing und neuen Technologien ermöglicht es Unternehmen, ihre Anwendungen auf die nächste Stufe zu heben. Gleichzeitig erhalten die Nutzer:innen im Unternehmen einen besseren Zugang.

Durch die Anwendung von Edge-Computing, Protokollen wie MQTT und Softwarepaketen wie Ignition Edge können Sie dies erreichen:

  • Entkopplung von Geräten und Anwendungen
  • Bereitstellung einer einzigen Quelle der Wahrheit
  • Berichte über Abweichungen
  • Reduzierung der Bandbreite 
  • Verringerung der Latenzzeit
  • Bereitstellung von TLS-Sicherheit
  • Aufbau von Verbindungen mit Ursprung in der Ferne (nur ausgehend; keine Firewall-Regeln für eingehende Verbindungen)
  • Bereitstellung einer Zustandserkennung
  • Zulassung einer automatischen Erkennung von Tags
  • Bereitstellung lokaler Datenpufferung (Store & Forward)
  • Aktivierung der Plug-and-Play-Funktionalität
  • leicht skalierbare Lösungen

Und alle Vorteile von Edge-Computing beginnen mit der Auswahl des richtigen Industrie-Computers. Die Teams von OnLogic und Inductive Automation helfen Ihnen dabei.

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About the Author: Travis Cox

Travis Cox is the Co-Director of Sales Engineering at Inductive Automation. Travis started with Inductive Automation in 2003 and has previously served as director of training and director of support. Travis has overseen numerous successful launches of HMI and SCADA projects across various diverse industries. His exemplary work as an Ignition trainer and sales engineer has helped produce hundreds of vocal Ignition advocates who continue to drive the company's growth.
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