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Industrielle Edge-Computing-Hardware: der Schlüssel zur Einführung der industriellen Cloud

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Industrielle Edge-Computing-Hardware: der Schlüssel zur Einführung der industriellen Cloud

29 Feb, 2020

Edge-Computing-Geräte sind im Allgemeinen Geräte, die Einstiegspunkte in Unternehmensnetzwerke bieten. Das bedeutet, dass der durchschnittliche Router oder Switch, der in Büros verwendet wird, eigentlich ein Edge-Computing-Gerät ist. Während gängige Hardware in kontrollierten Umgebungen ausgezeichnet funktionieren mag, wird es schwierig sein, in Fabriken oder Einrichtungen, in denen Hochleistungsgeräte rund um die Uhr arbeiten oder in denen ständiger physischer Kontakt besteht, als industrielle Edge-Computing-Hardware zu funktionieren. Die Herausforderung, anwendbare, langlebige Hardware zu finden, ist einer der Gründe, warum 41% der Beteiligten mit der Einführung einer industriellen Cloud in ihren Einrichtungen zu kämpfen haben.

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Die Herausforderungen bei der Einführung der industriellen Cloud in Fabriken
  • Die Bedeutung der Entwicklung anwendbarer industrieller Edge-Computing- Hardware für Endbenutzer
  • Wie präzise entworfene Hardware für industrielles Edge-Computing die Akzeptanz der industriellen Cloud erhöht

 

Verständnis der Herausforderungen, denen sich die Industrie mit der Edge-Computing-Hardware gegenübersieht

Die Aufgabe, Cloud Computing in Fertigungs- oder Industrieprozesse zu integrieren, wird ausschließlich von Software- und Kommunikationsdienstleistern vorangetrieben. Aus diesem Grund konzentrieren sich alle Nachrichten, die aus der industriellen Cloud-Nische kommen, auf 5G-Konnektivität, OPC UA über TSN-Protokolle und IIoT-Interkonnektivität. Während die Konzentration auf die auffälligen Aspekte der industriellen Cloud und ihre Vorteile einen Marktanteil von 9 Milliarden Dollar geschaffen hat, hat sie die Hardware, die eine vollständigere Einführung vorantreiben wird, in den Hintergrund gedrängt. Aber Statistiken von McKinsey zeigen, dass dies nicht so sein sollte. Der Grund dafür ist, dass Edge-Computing den Hardware-Markt bis 2025 auf einen  Wert von 215 Milliarden Dollar anwachsen lassen kann, wenn das Hardware-Design korrekt ausgeführt wird.

Damit die Hardware für industrielles Edge-Computing ihr Potenzial ausschöpfen kann, muss die Herausforderung der Entwicklung langlebiger Industrie-Hardware bewältigt werden, die den Strapazen des Betriebsablaufs standhalten und gleichzeitig Edge-Computing bieten kann. Weitere Herausforderungen, denen sich Edge-Computergeräte stellen müssen, sind die Abstimmung von Funktionalität und Haltbarkeit mit der Ästhetik. Ein Szenario, das dieses Thema hervorhebt, ist die Gestaltung von IoT-Anwendungen und -Geräten für den industriellen Einsatz. Obwohl eine App auf den heute dominierenden ultraflachen Geräten oder der Hardware funktionieren wird, ist es unwahrscheinlich, dass dieses Gerät in der von Hitze und Öl dominierten industriellen Welt länger als ein Jahr hält. Aus diesem Grund haben 37% der Hersteller Schwierigkeiten mit der Einführung oder dem ordnungsgemäßen Funktionieren von Cloud-Lösungen.

Um die Einführungsrate von Cloud-Computing und Edge-Computing innerhalb von Industrieanlagen zu erhöhen, müssen Anbieter und Service Provider es schaffen, anwendbare industrielle Edge-Computing-Hardware zu entwickeln. Nur dann werden die auffälligen Computing-Ressourcen und intuitiven App-Schnittstellen, die in blitzsauberen Labors entwickelt werden, einfach zu benutzen sein oder in verschiedenen Fertigungsindustrien eingesetzt werden können.

 

Den Prozess der Entwicklung anwendbarer industrieller Edge-Computing-Hardware verstehen

Bei der Entwicklung industrieller Edge-Computer-Hardware, die den Herausforderungen industrieller Anwendungen gerecht wird, müssen verschiedene Anforderungen berücksichtigt werden. Zu diesen Anforderungen gehört Folgendes:

 

  • Haltbarkeit – Auch hier muss die Haltbarkeit ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung  industrieller Edge-Computing-Hardware sein. Dies ist auf die Unordnung und die physischen Eigenschaften der Abläufe im Fertigungsbereich zurückzuführen. Das bedeutet bei der Entwicklung von Hardware, dass diese mit langlebigen Materialien gebaut werden muss, die erhöhten Temperaturen, verstärkten Vibrationen und verschütteten Flüssigkeiten standhalten können. Die Edge-Hardware muss unter diesen Bedingungen auch auf lange Sicht funktionieren können.

  • Ästhetik und Architektur – Um das Computing in die tiefsten Bereiche einer Anlage zu bringen, muss die Hardware, in der die Edge-Computing-Ressourcen untergebracht sind, ästhetisch so gestaltet sein, dass sie in verschiedene Geräte integriert werden kann. Daher ist ihr Aufbau ein Schlüsselfaktor, der von den Anbietern ebenso berücksichtigt werden muss wie das endgültige Aussehen des industriellen Edge-Computing-Geräts. Das liegt daran, dass kommerzielle Hardware, die den Endbenutzer in ihren Bann zieht, wahrscheinlich auf verschiedenen Märkten gut abschneiden wird.

  • Leistungs- oder Energiebedarf – Die von den Hardware-Geräten verbrauchte Energie trägt zu den Gesamtkosten (Total Overhead Cost, TOC) der laufenden Anlagen bei. Hersteller, die an der Einführung industrieller Cloud-Technologie interessiert sind, berechnen in der Regel den TOC der Einführung, bevor sie sich entscheiden, und der Energiebedarf ist Teil der Ausgabenspalte. Aus diesem Grund sollte die Hardware für industrielles Edge-Computing aus Mikrocontroller-Einheiten mit extrem geringer Leistung bestehen.

  • Cybersicherheit – Die Sicherung von Fertigungsdaten war schon immer ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Integration einer industriellen Cloud innerhalb von Anlagen. Daher müssen sowohl von Software-Anwendungen als auch von Hardware-Geräten erfasste Daten vor Abhörern und Hackern geschützt werden. Um Sicherheitsrisiken zu mindern, muss die Integration von Hardware-Kryptographie-Beschleunigern oder Reverse-Engineering-Firewalls genutzt werden, um Cyber-Bedrohungen zu umgehen.

Unter Betonung der hervorgehobenen Punkte empfiehlt der IDC-Analyst Ashish Nadkami den Ingenieuren, von der Auswahl kundenspezifischer Hardware, die an die Anwendungen oder Ökosysteme eines bestimmten Herstellers gebunden ist, Abstand zu nehmen. Stattdessen sollten sich Ingenieure und IT-Manager auf die Auswahl oder Anpassung von branchenüblicher Hardware konzentrieren, die langlebig und nicht proprietär und über einen langen Zeitraum eingesetzt werden kann. Die Mensch-Maschine-Schnittstellen der EXOR JSmart-Serie sind Beispiele für industrielle Edge-Computing-Hardware, die diese Empfehlungen erfüllen.

 

Wie anwendbare industrielle Edge-Computing-Hardware die Akzeptanz der industriellen Cloud erhöht

Ästhetisch ansprechende industrielle Edge-Computer-Hardware mit intuitiven Benutzeroberflächen vereinfacht den Prozess der Datenerfassung und -verarbeitung auf vielfältige Weise. Ein Beispiel ist die Verwendung von 2D- oder 3D-Visualisierungstechniken, um erfasste Daten und relevante Informationen zu untersuchen. Eine visuelle Darstellung der Beziehungen und Variablen im Fertigungsbereich sowie visualisierte Anweisungen von zentralisierten Cloud-Plattformen machen es den Mitarbeitern leicht, Aufgaben zu verstehen und Maßnahmen zu ergreifen.

Die Visualisierung vereinfacht auch den Prozess der Installation von Edge-Hardware in Fertigungsbereichen. Damit werden die Schwierigkeiten beseitigt, die viele Hersteller nach eigenen Angaben bei der Einrichtung von Cloud-Diensten haben, damit diese wie erwartet funktionieren. Die Fähigkeit, neu aufkommende Funktionen wie Spracherkennung und Computer-Vision-Tools in industrielle Edge-Computing-Hardware zu integrieren, wird für viele Hersteller ebenfalls ein Verkaufsargument sein, was zu einer Steigerung der Cloud-Nutzungsraten führen wird.

 

Schlussfolgerung

Es wird erwartet, dass die positive symbiotische Beziehung zwischen Hardware, Software und anderen miteinander verbundenen Technologien die Akzeptanz von Edge-Computing steigern wird. Mit der richtigen Hardware können ML, KI, Computer Vision und Spracherkennungs-Tools in industrielle Edge-Computing-Hardware integriert werden. So bietet die Dynamik des Edge-Computing Unternehmen die Möglichkeit, zu erforschen, wie neue Technologien industrielle Prozesse vor allem im Hinblick auf die Hardware-Gemeinschaft voranbringen können. 

 

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