In einer Zeit, in der Hersteller schneller, flexibler und vernetzter sein müssen als je zuvor, erfährt die Architektur industrieller Steuerungssysteme einen grundlegenden Wandel. Im Mittelpunkt dieses Wandels steht die zunehmende Einführung intelligenter Edge-Geräte, also Systeme, die weit mehr tun als Daten zu sammeln oder weiterzuleiten. Es handelt sich um Geräte, die in der Lage sind, komplexe Logik auszuführen, eine hohe CPU-Auslastung zu bewältigen, Entscheidungen in Echtzeit zu treffen und IT- und OT-Umgebungen nahtlos zu integrieren.
Edge Computing gibt es schon seit einiger Zeit, aber sein Potenzial wird jetzt im industriellen Bereich voll ausgeschöpft. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Zentralisierte Architekturen sind zwar robust, aber immer weniger in der Lage, die Anforderungen moderner, dezentraler Produktionsmodelle zu erfüllen. Von der Notwendigkeit einer extrem niedrigen Latenzzeit bis hin zur Bedeutung der Datenhoheit und -sicherheit sind die Triebkräfte für Edge sowohl technischer als auch strategischer Natur.
Was also macht ein Edge-Gerät "intelligent"? Die Antwort liegt in seiner Fähigkeit, mehrere Funktionen zu vereinen, die traditionell von separaten Systemen übernommen wurden.
Eine intelligente Edge-Plattform ist in der Regel integriert:
Mit anderen Worten: Intelligente Edge-Geräte werden von Datenkanälen zu Entscheidungsknotenpunkten. Dies verändert die Rolle der Edge-Geräte von einem technischen Add-on zu einer strategischen Grundlage für die digitale Transformation.
Traditionell folgten industrielle Steuerungssysteme einem mehrschichtigen, hierarchischen Modell. Sensoren und Aktoren liefern Daten an SPS, die wiederum mit SCADA-Systemen oder zentralen Servern zur Verarbeitung und Steuerung kommunizieren. Dieses Modell hat sich in der Industrie bewährt, führt aber auch zu Engpässen und Abhängigkeiten, vor allem wenn eine schnelle Reaktion erforderlich ist.
Intelligente Edge-Plattformen führen eine dezentralere Architekturein, bei der Steuerung und Entscheidungsfindung näher an der Maschine liegen, was die Latenzzeit verringert, die Systemstabilität erhöht und eine lokale Autonomie ermöglicht. Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen wie:
Mit modernen Edge-Plattformen wird die Steuerungslogik zudem softwaredefiniert, was es Ingenieuren ermöglicht, Anwendungen zu implementieren, zu aktualisieren und zu skalieren, ohne die physische Hardware neu konfigurieren zu müssen - ein großer Fortschritt in Bezug auf Flexibilität und Lebenszyklusmanagement.
Die Vorteile von Edge Computing sind zwar überzeugend, doch die erfolgreiche Implementierung erfordert eine sorgfältige Planung. Hier sind einige wichtige Überlegungen:
1. Wählen Sie Hardware, die speziell für den industriellen Edge-Bereich entwickelt wurde.
Edge-Geräte müssen rauen Umgebungen standhalten, aber sie müssen auch moderne Software-Stacks unterstützen. Suchen Sie nach Plattformen, die Echtzeitbetriebssysteme mit Unterstützung für containerisierte Anwendungen und moderne Sicherheitsprotokolle integrieren.
Sichere Elemente und Vertrauensgrundlagen sind grundlegende Komponenten, um die Einhaltung von Cybersicherheitsanforderungen zu gewährleisten.
Exor International hat neue Edge-Plattformen wie die Xedge und Microedge-Familien mit einem neuen Konzept der Modularität entwickelt, das eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit gewährleistet. Edge-Umgebungen sind sehr unterschiedlich (z. B. Industrieanlagen, entfernte Sensoren). Die modulare Hardware ermöglicht die Anpassung an spezifische Anforderungen (z. B. Hinzufügen von GPUs für die KI-Verarbeitung oder von spezialisierten I/O-Modulen für die Datenerfassung).
2. Mehrschichtiger Ansatz für die Cybersicherheit
Die Dezentralisierung der Intelligenz schafft neue Herausforderungen für die Cybersicherheit. Edge-Plattformen sollten Verschlüsselung, Benutzerzugriffsverwaltung, sicheres Booten und OTA-Updates (Over-the-Air) als Standardfunktionen anbieten. Ziel ist es, nicht nur die Daten, sondern auch die Steuerlogik und die Geräteintegrität zu schützen.
3. Fokus auf Interoperabilität
Intelligente Edge-Geräte sollten die Benutzer nicht an ein einziges Ökosystem binden. Die Unterstützung offener Protokolle (wie OPC UA, MQTT, Modbus und REST-APIs) ist für eine nahtlose Integration in bestehende Architekturen unerlässlich. Dadurch wird sichergestellt, dass Edge-Implementierungen sowohl mit Legacy-Systemen als auch mit Cloud-nativen Infrastrukturen koexistieren können.
4. Nutzung hybrider Architekturen
Während Edge Computing lokale Autonomie ermöglicht, entfaltet es seinen vollen Wert, wenn es mit Cloud-basierten Diensten gepaart wird. Eine hybride Architektur ermöglicht es Herstellern, sensible Steuerungslogik vor Ort zu belassen und die Cloud für umfangreiche Datenanalysen, Flottenmanagement oder standortübergreifende Koordination zu nutzen.
5. Erweitern Sie Ihr Team mit neuen Fähigkeiten
Der Edge-Bereich führt Konzepte ein, die in der IT vertrauter sind als in der OT - wie DevOps, Containerisierung oder Remote-Orchestrierung. Investitionen in Schulungen oder die Wahl von Plattformen, die vereinfachte Low-Code-Umgebungen bieten, können die Einführung beschleunigen.
Letztlich sind intelligente Edge-Geräte mehr als nur eine Antwort auf die derzeitigen technischen Beschränkungen. Sie sind der Wegbereiter für einen größeren Wandel in der Art und Weise, wie industrielle Systeme konzipiert und verwaltet werden.
Durch die Verlagerung der Steuerung an den Rand und die Einführung modularer, softwaregesteuerter Architekturen können Hersteller zu einer zusammensetzbaren und flexiblen Produktionsumgebung übergehen, in der Maschinen, Prozesse und Anwendungen im Handumdrehen, sicher und aus der Ferne neu konfiguriert werden können.
Wir bei Exor International sehen das intelligente Edge nicht als eigenständige Lösung, sondern als Brücke zwischen der deterministischen Welt der Industrieautomation und der dynamischen, datenzentrierten Welt der IT. Unser Ansatz besteht darin, robuste, hochleistungsfähige Edge-Hardware mit offenen, Cloud-nativen Tools (wie unserer CORVINA-Plattform) zu kombinieren, um den Anwendern die volle Kontrolle über ihre digitale Entwicklung zu geben - zu ihren eigenen Bedingungen und in ihrem eigenen Tempo.
Wir müssen uns auch die Frage nach dem Profil der Programmierer stellen, die die neuen Edge-Plattformen konfigurieren werden. Maschinenbauer werden nach wie vor von OT-Programmierern verwaltet, während Edge-Technologien für die Konfiguration durch IT-Programmierer konzipiert sind. Aus diesem Grund integrieren wir mit der CORVINA-Plattform nicht nur eine Cloud-native IT-Software, sondern auch eine reine Web-Technologie mit einer Zero-Code-Umgebung für die Programmierung von Dashboards und OT-Steuerungslogiken.
Der Übergang zu intelligentem Edge Computing ist in vollem Gange, und seine Auswirkungen auf industrielle Steuerungsarchitekturen sind tiefgreifend. Indem sie die Rechenleistung näher an die Quelle bringen, ermöglichen Edge-Plattformen schnellere Entscheidungen, größere Flexibilität und widerstandsfähigere Systeme.
Für Hersteller bietet diese Entwicklung die Chance, die Art und Weise, wie Automatisierung entworfen, eingesetzt und weiterentwickelt wird, zu überdenken. Auf diese Weise wird der Edge-Bereich zur Grundlage für eine wirklich intelligente, anpassungsfähige und vernetzte Industrie.