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Der ultimative Leitfaden für das Edge-Computing

Industrial Edge Computing, Mobile Edge Computing

Der ultimative Leitfaden für das Edge-Computing

8 Oct, 2020

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Was Edge-Computing darstellt und warum es den Schlüssel zur Implementierung von Industrie 4.0 enthält
  • Seine Vorteile und mögliche Anwendungsfälle
  • Die Rolle, die der Fortschritt in miteinander verbundenen Technologien wie drahtlosen 5G-Netzwerken bei Edge-Computing-Bereitstellungen spielt

Das Profil von Edge-Computing und sein Einsatz in Industrieanlagen steigt weiter an, da es die Implementierung von Industrie 4.0 verbessern und Cloud-Computing-Frameworks unterstützen kann. Mit dem Aufkommen des Edge-Computing, auch bekannt als Multi-Access-Edge-Computing (MEC), ist nun der strategische Einsatz von Industrie 4.0 in den tiefsten Bereichen von Alt- und Neuanlagen möglich.

 

Was ist Edge-Computing?

Edge-Computing bezieht sich auf die Verwendung von verbundenen Geräten wie mobilen Edge-Geräten, z.B. Wearables, Smartphones und Handheld-HMIs, sowie den häufiger anzutreffenden HMIs und Industrie-PCs, um Echtzeitanwendungen am Netzwerkrand auszuführen. Die Möglichkeit, Anwendungen am Rand eines Netzwerks auszuführen, bedeutet, dass diese Anwendungen keine zentralisierte Verarbeitungsplattform mehr durchlaufen müssen, um angesprochen zu werden.

Fabrikbesitzer und Einrichtungen, die IoT-Lösungen nutzen, haben in der Regel Schwierigkeiten mit dem Zugriff auf Computerressourcen in Echtzeit, da sie eine zentrale Computerressource wie die Cloud nutzen. Die Cloud hat zwar geholfen, aber die Notwendigkeit niedriger Latenzzeiten und einer Verarbeitung mit hoher Bandbreite zur Automatisierung von Prozessen in Echtzeit bedeutete, dass es nicht ausreichte, nur die Cloud zu nutzen. Edge-Computing löst die Herausforderung der geringen Latenz und Verarbeitung, mit der Industrie 4.0-Implementierungen konfrontiert sind, während Edge-Computing bedeutet, dass fast jedes intelligente Gerät in Zukunft als Edge-Computing-Kanal dienen wird.

Beim Edge-Computing arbeitet ein ressourcenbeschränktes Edge-Gerät auch mit Cloud-Plattformen zusammen, wenn komplexe Analysen oder mehr Rechenressourcen erforderlich sind. Ein Beispiel ist die Speicherung von Daten aus dem Fertigungsbereich, die mehrere Terabyte betragen können. In dieser Situation bedeutet die begrenzte Speicherkapazität eines Geräts, dass es die Daten in die Cloud übertragen muss. Edge-Geräte empfangen auch Datenpakete aus der Cloud, um bestimmte Aufgaben zu erledigen; eine Edge-Computing-Architektur besteht also aus dem Gerät, den Anwendungsservern und den drahtlosen Netzwerken für den Datentransfer.

Edge-Computing bietet auch eine Möglichkeit, die Arbeitslast auf Cloud-Plattformen zu reduzieren. Wenn sich die Erwartungen von 50 Milliarden Edge-Verbindungen, die bis 2022 weltweit bereitgestellt werden sollen, erfüllen, dann wird jedes Gerät, das auf die Cloud zugreift, mit Sicherheit die verfügbaren Netzwerke einschließlich 5G belasten. Um eine Überlastung der Netzwerke und der Cloud zu vermeiden, verlagert MEC einen großen Teil der Datenverarbeitungsanwendungen auf einzelne Geräte.

Es wird auch erwartet, dass Edge-Computing verschiedene Fachleute aus unterschiedlichen Branchen zusammenbringt, um die Anwendung der Industrie 4.0 zu vereinfachen. Zu den wichtigen Interessenvertretern, die die Zukunft für die Verbesserung seiner Anwendung sehen, gehören diejenigen aus der Telekommunikationsindustrie, Hardware- und Software-Anbieter, Anbieter von Cloud-Diensten und Originalgerätehersteller.

 

Die Anwendung des Edge-Computing

Es wird erwartet, dass Edge-Computing-Anwendungen in allen Branchen eingesetzt werden, in denen eine Datenverarbeitung in Echtzeit erforderlich ist. Obwohl die verarbeitende Industrie am meisten von Edge-Computing profitieren dürfte, werden intelligente Städte, das Gesundheitswesen, die Logistik und das Lieferkettenmanagement sowie die Landwirtschaft auf vielfältige Weise von seiner Anwendung profitieren.

Im Fertigungssektor schafft Edge-Computing einen erschwinglicheren Weg zur Implementierung groß angelegter Industrie 4.0-Geschäftsmodelle. Edge-Computing erreicht dies, indem es sicherstellt, dass eigenständige Geräte als Knoten dienen, die das Computernetzwerk innerhalb einer Fertigungsanlage erweitern. Die erfassten, verarbeiteten und übertragenen Daten können dann zur Überwachung der Maschinenleistung oder zur Integration datengesteuerter Prozesse im Fertigungsbereich verwendet werden.


Edge-Computing verbessert auch die Sicherheitsinitiativen innerhalb von neuen Anlagen. Ein Beispiel ist die Verwendung von Wearables zur Steuerung autonomer gelenkter Fahrzeuge, die ihre vorgesehene Route verlassen.

In der Gesundheitsbranche bietet MEC Medizintechnikanbietern zahlreiche Möglichkeiten, die sie bei der Bereitstellung wertbasierter Geräte für ihre Kunden nutzen können. Es kann die Vitalparameter und den Gesundheitszustand von Patienten verfolgen, um die Patientenversorgung effizienter zu gestalten oder die Fachleute auf Veränderungen des Patientenzustands aufmerksam zu machen. Die vernetzte Umgebung, die dadurch ermöglicht wird, führt auch zu einer sichereren und geschützteren städtischen Umgebung. MEC bietet die Möglichkeit, vermisste Personen zu verfolgen oder Roboter-Hardware bei Such- und Rettungseinsätzen einzusetzen. Die Interkonnektivität bedeutet auch, dass stadtweite Systeme wie der Verkehr besser verfolgt und gesteuert werden können, um Unfälle zu reduzieren und gleichzeitig die angebotenen Dienstleistungen zu verbessern.

 

Die Rolle von 5G im Edge-Computing

Es wird erwartet, dass 5G-Netze aufgrund der geringen Latenzzeit und der Datenübertragung mit hoher Bandbreite, die sie unterstützen, in den kommenden Jahren die drahtlose Szene dominieren werden. 5G wird im Gegensatz zu seinen Vorgängern als industrielles Vernetzungsinstrument entwickelt, und es wird erwartet, dass bis 2023 17,6% des gesamten Verkehrs 5G-bezogen sind.

Der industrielle Charakter der 5G-Vernetzung bedeutet, dass sie am Ende die Konnektivität bieten wird, die erforderlich ist, um Edge-Computing-Einsätze innerhalb von Einrichtungen und eine breite Palette von Außenanwendungen zu ermöglichen. Es wird erwartet, dass auch andere Netzwerklösungen wie die Bluetooth 5-Technologie und Mesh-Netzwerke in Edge-Geräten stark vertreten sein werden. Eine Kombination aus Edge-Geräten und Bluetooth-Mesh-Netzwerken wird belastbare und zuverlässige Datenübertragungen zwischen Einrichtungen an entlegenen geographischen Standorten ermöglichen, die die Ausbreitung von 5G einschränken könnten.

 

Was sind Ihre Strategien für Edge-Computing und dessen Einsatz?

Edge-Computing bietet eine Vielzahl von Anwendungsfällen, die Anbieter und Dienstleister untersuchen können, um die Umsatzgenerierung in verschiedenen Branchen zu steigern. Zu den Umsatzmöglichkeiten für Hardware-Anbieter gehört die Entwicklung von Wearables, die eine Verarbeitung mit geringer Latenzzeit bieten. Für Softwareentwickler besteht hingegen die Möglichkeit, Anwendungen und Tools für Edge-Computing-Umgebungen zu entwickeln.

Außerhalb der Unternehmen, die durch die Bereitstellung von MEC-Dienstleistungen florieren, können Verbraucherunternehmen je nach Marktposition Edge-Computing einsetzen, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Wie bereits erwähnt, kann MEC die erforderliche Grundlage für die Entwicklung einer funktionalen Zustandsüberwachungsstrategie, einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie oder eines datengesteuerten Produktionsoptimierungs prozesses innerhalb einer Fabrik liefern.

Die Entwicklung einer Einsatzstrategie beginnt mit der Identifizierung des Anwendungsfalles oder des spezifischen Prozesses, den Sie optimieren möchten. Die Definition bietet dann das Sprungbrett, das benötigt wird, um Anbieter zu finden und auszuwählen, die Edge-Lösungen anbieten, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen und in bestehende Fabriksysteme integriert werden können. Eine Einsatzstrategie, die sowohl bestehende als auch neue Systeme berücksichtigt, stellt sicher, dass die Endbenutzer von Edge-Computing in den Genuss der reichhaltigen Vorteile kommen, die es bietet.

 

Schlussfolgerung

Die Zukunft von Industrie 4.0 und Cloud-Computing wird durch den Einsatz verteilter und dezentraler Rechenlösungen geprägt werden. Edge-Computing bietet die Dezentralisierung und Widerstandsfähigkeit, die für die Gestaltung dieser Zukunft erforderlich sind.

 

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