Edge Computing in der Fertigung

Edge Computing zählt zu den wichtigsten Prioritäten von Unternehmen, die nach effektiven Möglichkeiten zur Modernisierung ihrer Abläufe und zur Implementierung von Virtualisierung suchen. In der Fertigungsbranche findet derzeit ein Wandel statt: IT (Information Technology) und OT (Operational Technology) werden zusammengeführt, um mehr Transparenz, eine verbesserte Effizienz und zeitnahe Datenanalysen zu erreichen.

Hersteller müssen nicht nur die Emissionen ihrer Werke reduzieren, ansprechende Kundenerlebnisse schaffen und für resiliente Lieferketten sorgen, sondern auch Ausfallzeiten minimieren und Probleme erkennen, bevor sie sich auf die Produktion auswirken können.

Dabei werden Hersteller durch zahlreiche Use Cases für Netzwerkfunktionen zur Einführung einer Infrastruktur mit der erforderlichen Bandbreite inspiriert, mit der sie die riesigen Datenmengen verwalten können, die Endpunktgeräte senden und empfangen: prädiktive Analysen, erweiterte Kontroll- und Überwachungsprozesse durch Automatisierung, Verbesserung der Produktion, Eliminierung hoher Latenzzeiten und Optimierung der Logistik, um nur einige zu nennen.

Im Gegensatz zum Cloud Computing können Hersteller mit Edge Computing ihre Werks- und Lieferkettenprozesse durch fortschrittliche Robotertechnik und M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine) näher an der Quelle automatisieren, anstatt Daten zur Analyse und Antwort an einen Server zu senden. Beispiele wären hier etwa das Scannen von Blech zur Erkennung von Materialermüdung, das Überwachen des Rohrdurchflusses oder das Nachverfolgen von automatisierten Maschinenzyklen zur Verbesserung der Latenzzeiten, was die Analyse und Problembehebung beschleunigt.

Werden Daten im Werk in Echtzeit erfasst, analysiert und darauf reagiert, ergeben sich umfassende Vorteile. Reduzierte Ausfallzeiten, genaue Vorhersagen hinsichtlich der Wartung und eine Verbesserung der allgemeinen Produktqualität führen zu mehr Rendite, weniger Abfall, einem erhöhten Durchsatz und einer Senkung der Gesamtkosten.

Bereits jetzt macht Edge Computing einen großer Teil der Fertigungsbranche aus. Sogar Unternehmen, die den Betrieb an mehreren Standorten gewohnt sind, tun sich jedoch schwer damit, Silos durch die Verbindung von IT und OT aufzubrechen. 

Durch die Fortschritte in der Fertigungstechnologie sind Betriebsanlagen oft überholt. Zudem gibt es neue Vorschriften, die eine strengere Überwachung von Energieverbrauch, Schwingungsdaten und prädiktiver Wartung verlangen. Diese machen Edge-Computing-Lösungen erforderlich, die vorhandene Tools nutzen, minimalen Personalaufwand benötigen und flexibel genug sind, sich an wachsenden Bedarf anzupassen.

Jede Organisation hat andere Anforderungen. Endbenutzende sind jedoch darauf angewiesen, Daten aus vielen verschiedenen Quellen und oft sogar von mehreren Standorten oder Rechenzentren erfassen, kuratieren, analysieren und anschließend darauf reagieren zu können. Bei der Weiterleitung dieser Daten durch ein zentrales Netzwerk kommt es dann meist zu Engpässen und einer erhöhten Latenz. Mit einem gemeinsamen horizontalen Framework, das die gesamte IT-Infrastruktur umfasst, lassen sich Datenquellen, die über viele Standorte verteilt sind, einfacher verwalten.

Einige Unternehmen verfügen über Edge-Lösungen aus verschiedener, nur schlecht zusammenpassender Hardware, die auf engstem Raum untergebracht ist und daher kaum Möglichkeit zur Expansion bietet. Die Komponenten werden dabei nach Bedarf hinzugefügt und anschließend zur Handhabung bestimmter Prozesse und Technologien zusammengefügt. Das sorgt mit der Zeit für mehr Komplexität und eine zunehmend schwierige Verwaltung und Skalierung. Mithilfe von Cloud Services und IoT-Lösungen (Internet of Things) können Hersteller ihren wachsenden Infrastrukturanforderungen gerecht werden, ohne dafür ihren eigenen begrenzten physischen Raum verwenden zu müssen.

Die Verwaltung der zahlreichen Edge-Computing-Standorte mit den enormen Datenmengen, die von Edge-Geräten generiert werden, kann zu einer großen Herausforderung werden. Ein Hersteller verfügt womöglich über verschiedene Standorte mit jeweils mehreren automatisierten Maschinen und Prozessen, die Tausende von Datenpunkten pro Minute streamen. Mit steigendem Bedarf wächst auch die Datenmenge, die durch die Server geleitet wird, was zu einer erhöhten Latenz führt. In einigen Fällen ist dies lediglich eine kleine Unannehmlichkeit. In anderen Fällen kann eine Verzögerung zu schwerwiegenden Problemen führen, die Produktionsverluste mit sich bringen. Eine flexible, langfristige Skalierbarkeit ist für viele Hersteller von großer Bedeutung, um schnell und mit minimaler Betriebsunterbrechung auf sich ändernde Umstände reagieren zu können.

Edge Computing bietet zweifelsfrei ein Maß an Produktivität, das traditionelle Technologien nicht erreichen können. Es stellt aber keine Universallösung für alle Herausforderungen dar, denen sich Hersteller gegenübersehen. Edge Computing bietet in Kombination mit einer Open-Hybrid-Cloud-Infrastruktur noch mehr Performance.

Eine Open-Hybrid-Cloud-Infrastruktur bietet Unterstützung beim Management von Daten, die an verschiedenen Standorten erfasst wurden. So können sich Unternehmen dank flexibler Computing-, Netzwerk- und Storage-Ressourcen einfacher an Nachfrageänderungen anpassen. Außerdem können Hersteller damit die Gewinnung von Insights, die Analyse von Problemen und die Entwicklung von Lösungen beschleunigen.

Durch den Einsatz von Public und Private Clouds von verschiedenen Quellen für die Bewältigung verschiedener Aufgaben können Unternehmen bestehende On-Premise-Infrastrukturen für kritische Funktionen reservieren. Open-Hybrid-Cloud-Infrastrukturen bieten Flexibilität beim Ressourceneinsatz und erleichtern die Entwicklung einer kohärenten Serverumgebung, die flexibel genug ist, um sich an wachsende Anforderungen anzupassen. Außerdem bietet das Datenmanagement am Edge mehr Effizienz.

In der Vergangenheit haben Hersteller für ihre unmittelbaren Edge-Computing-Anforderungen auf proprietäre Lösungen und vertikal integrierte Anbieter gesetzt. Hier hat jedoch ein Wandel eingesetzt, denn bei den Führungskräften bildet sich eine Tendenz zu Lösungen heraus, die skalierbar sind und so auf sich ändernde Umstände reagieren können. Eine flexible und erweiterbare Plattform ohne proprietäre Einschränkungen verbessert die Interoperabilität und ermöglicht eine nahtlose Ausweitung, reibungsloses Wachstum und uneingeschränkte Innovationen.

Die Einführung von Edge Computing in der Open Cloud bietet den wichtigen Vorteil, dass durch das Entfernen der manuellen Konfiguration unabhängiger Systeme und Anwendungen eine zeitaufwändige und fehleranfällige Aufgabe entfällt. Außerdem lassen sich Workloads dadurch mit minimalem Betriebsaufwand managen und skalieren. So können sich Teams auf die Entwicklung von Anwendungen konzentrieren, mit denen sich die Monetarisierung verbessern lässt, statt Systeme zu konfigurieren oder Routineaufgaben auszuführen.

Edge Computing in einer Hybrid Cloud-Umgebung unterstützt zudem redundante Mechanismen, sodass Prozesse auch weiterhin funktionieren, wenn eine Komponente ausfällt oder gewartet werden muss. Dies sorgt für weniger Ausfallzeiten, mehr Sicherheit und einen verlängerten Lifecycle der Komponenten.

In der Fertigungsbranche der Zukunft werden Entscheidungen autonom direkt im Werk basierend auf Echtzeitbedingungen getroffen. Mit Edge Computing lassen sich alle Aspekte des Herstellungsprozesses integrieren, einschließlich Design, Lieferkette und Abläufe. Dadurch können Unternehmen nicht nur schneller und flexibler, sondern auch mit verringertem Abfallaufkommen auf Änderungen reagieren. In Kombination mit einer Open-Hybrid-Cloud-Infrastruktur kann Edge Computing folgende Vorteile bieten: Transparenz in Echtzeit, beschleunigte softwaregestützte Produktion, maximale Skalierung und umfassende Analysen der IT-Infrastruktur basierend auf Big Data.

Die Einführung von Edge Computing erfordert ein transformatives Denken. Werden die notwendigen Tools und Prozesse an möglicherweise Tausenden von Standorten mit wenig oder ganz ohne IT-Personal implementiert, ist dies im besten Fall eine Herausforderung. Zusätzlich verfügt jede Edge-Stufe über unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Hardware-Aufwands, der Parameter der physischen Betriebsumgebung und dadurch auch der Kosten. Meist kann ein einzelner Anbieter keine End-to-End-Lösung bereitstellen. Interoperabilität hängt hier davon ab, mithilfe von Ressourcen verschiedener Anbieter Konsistenz innerhalb der IT-Architektur zu erreichen.

Das umfassende Lösungsportfolio von Red Hat kann Hersteller bei der Planung, Einführung und Implementierung von Technologien unterstützen, die für die erfolgreiche Umstellung auf Edge Computing in einer Open Hybrid Cloud erforderlich sind. Red Hat® Enterprise Linux® bietet die Basis mit einem umfassenden IT-Ökosystem zur Entwicklung und Ausführung von Anwendungen und Containern. Red Hat® OpenShift® ist eine hochleistungsfähige Kubernetes-Umgebung für die Entwicklung, Bereitstellung und Verwaltung containerbasierter Anwendungen in verschiedenen Infrastrukturen – physisch, virtuell oder in der Cloud. Red Hat Edge bietet die Plattformen zur Unterstützung Ihrer Workloads, wo immer Sie sie benötigen. Ein Open Innovation Labs Workshop zeigt Ihnen, wie Sie Innovationen mit den richtigen Tools verbinden, um die Ideen und das Potenzial Ihres Teams Wirklichkeit werden zu lassen.