Die vollständige Automatisierung industrieller Prozesse hängt von der Konnektivität ab. Damit das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ohne Ausfallzeiten funktioniert, muss eine Kommunikation mit geringer Latenzzeit möglich sein, um sicherzustellen, dass die miteinander verbundenen Netzwerke sowohl online als auch offline funktionieren. Aus diesem Grund werden 5G, Edge Computing, Edge Analytics und OPC UA über TSN in die Fertigungsbereiche integriert. Aber in den meisten Fällen muss die Hardware, die das Edge-Computing antreibt, wie z. B. Sensoren, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und intelligente Edge-Technologien, in größere Geräte und Systeme eingebettet werden, um richtig zu funktionieren. So könnte ein schlecht installiertes intelligentes Gerät, ein defekter Sensor oder sogar ein Unfall im Fertigungsbereich die laufenden Edge-Computing-Aktivitäten und andere automatisierte Prozesse stören. Damit stellt sich die Frage: „Was ist die beste Option für die Integration von Edge-Computing in industrielle Umgebungen?“
Dieser Artikel umfasst folgende Themen:
- Was ist mobiles industrielles Edge-Computing?
- Wie mobiles Edge-Computing die Zukunft der industriellen Prozesse definieren könnte
- Die Vorteile des mobilen industriellen Edge-Computing
Edge-Computing und mobile Geräte
Viele Menschen glauben, dass mobile Geräte IoT-Geräte sind - was falsch ist, denn im Grunde sind mobile Geräte diejenigen, die in die Hand des Benutzers passen. IoT-Geräte oder -Objekte hingegen beziehen sich auf jeden Gegenstand, unabhängig von seiner Größe, der auf das Internet zugreifen kann. Aus diesem Grund kann ein großes Industriegerät oder ein Auto zwar ein IoT-Gerät sein, aber es ist definitiv kein mobiles Gerät.
Das Verständnis dieses Unterschieds ist wichtig, um zu begreifen, was Mobilität für das industrielle Edge-Computing bedeutet; eine Funktion, zu der große Ausrüstungsgegenstände durchaus in der Lage sein können. Heute wird das IoT immer mobiler, und laut einer PWC-Studie ist dies auf die Versuche der Beteiligten zurückzuführen, miteinander verbundene Dienste in entlegene Gebiete auf der ganzen Welt zu liefern, die Dienstleistungskosten zu senken und die angebotenen Dienstleistungen zu verbessern. Diese Gründe werden auch als die wichtigsten treibenden Faktoren für die Bereitstellung von mobilem Edge-Computing in Industrie 4.0 und Industriebetrieben im Allgemeinen dienen.
Verstehen, warum das industrielle Edge-Computing mobil werden wird
Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem ein fahrerloses Transportsystem (Automated Guided Vehicle, AGV), das schweres Gerät durch einen Fertigungsbereich transportiert, seine Richtung (Koordinaten) verliert, weil es Schwierigkeiten hat, sich wieder mit der Cloud zu verbinden. In diesem Szenario bewegt sich entweder das schwer beladene AGV wie ein Elefant im Porzellanladen, oder das AGV bleibt stehen, was zu einer Ausfallzeit führt. Hier wird die Fähigkeit von mobilen Edge-Computing-Geräten, die Bewegung des AGV zu überwachen und sich in Echtzeit mit ihm zu verbinden, die negativen Auswirkungen eines unkontrollierten automatisierten Fahrzeugs verhindern. So kann mobiles Edge-Computing dem Prozess der industriellen Automatisierung eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzufügen.
Der Prozess der Übertragung großer Datensätze, die von IIoT-Geräten erzeugt werden, sowie der Empfang von Informationen aus zentralisierten Datenbanken kann durch mobiles industrielles Edge-Computing vereinfacht werden. Beispielsweise kann ein Fertigungstechniker einfach in eine Einrichtung mit einem mobilen HMI mit Edge-Computing-Funktionalität gehen, die mit Maschinen im Fertigungsbereich verbunden werden kann. Die Fähigkeit des mobilen HMI, sich mit den Geräten im Fertigungsbereich zu verbinden und gleichzeitig mit der Cloud verbunden zu bleiben, verbessert die Echtzeit-Übertragung von Informationen. Dieser miteinander verbundene Prozess kann dann zur Rationalisierung der Wartungsverfahren, zur Aktualisierung der Geräte und zur Erleichterung der Speicherprobleme im Zusammenhang mit den Computerressourcen der Geräte genutzt werden.
Ein weiteres wichtiges Szenario, in dem das industrielle Edge-Computing möglicherweise keine andere Wahl hat, als mobil zu werden, besteht in der Erfassung von Daten und der Bereitstellung von Rechenleistung an den äußersten Rändern Fertigungsbereichen in Altfabriken. Obwohl Edge-Computing-Geräte jetzt zur Erfassung spezifischer Daten von Altgeräten eingesetzt werden, gibt es Einschränkungen. Diese Einschränkungen sind darauf zurückzuführen, dass die Rechengeräte jeweils nur eine einzige Datenquelle - wie z. B. Maschinenvibrationen oder Temperatur - gleichzeitig erfassen können. Somit ist die Überwachung der Aufgaben auf eine einzige Variable beschränkt.
Um mehrere Variablen wie CNC-Tool-Geschwindigkeiten, Vibrationen, Temperatur und Energieverbrauch erfassen zu können, sind mehrere Sensoren erforderlich. Bei einer Erhöhung der Anzahl der Variablen müssen mehr Sensoren hinzugefügt werden, was keine kosteneffektive Art der Datenerfassung darstellt. Diese Situation wird dazu führen, dass im Bereich des industriellen Edge-Computing mobile Optionen untersucht werden, die mit verschiedenen Anwendungen oder unterschiedlicher Software ausgestattet sind, die Daten aus verschiedenen Quellen in Echtzeit erfassen können. Die mobile Edge-Computing-Technologie wird auch in der Lage sein, unterschiedliche Daten zu berechnen, um die Maschine mit genauen Betriebsinformationen zu versorgen.
Schließlich bringt das Edge-Computing diverse Cybersicherheitsrisiken mit sich. Statistiken zeigen, dass 70 % der Edge-Geräte keine Authentifizierung der APIs von Drittanbietern verlangen. Außerdem verschlüsseln 60 % der industriellen Edge-Computing-Geräte die erfassten Daten weder nativ noch an der Quelle. Dies bietet enorme Schlupflöcher, die Angreifer mit Bots, Ransomware und verteilten Denial-of-Service-Angriffen ausnutzen können. Um diesen Schlupflöchern entgegenzuwirken, werden die Erstausrüster wahrscheinlich dazu übergehen, industrielles Edge-Computing über mobile Geräte anzubieten. Der Grund dafür ist, dass das mobile Edge-Computing-Gerät mit Funktionen wie Datenverschlüsselungsfunktionen, Virenschutz und Authentifizierungsparametern ausgestattet werden kann. Auf diese Weise werden sicherere Räume geschaffen, in denen industrielles Edge-Computing stattfinden kann.
Die Vorteile des mobilen Einsatzes von industriellem Edge Computing
Die hier aufgeführten Beispiele zeigen bereits einige der wichtigsten Vorteile der mobilen Nutzung von industriellem Computing auf und helfen zu erklären, warum Mobilität die Zukunft ist. Weitere Vorteile, die Mobilität zu einem wichtigen Gesichtspunkt für Anbieter von Edge-Computing-Dienstleistungen machen, sind:
- Kostenreduktion – Die Kosten für die Anpassung von Altfabriken an intelligente industrielle Konzepte durch die Integration von IoT, Sensoren und modernster Computertechnologie sind hoch. Um diese zusätzlichen Kosten zu reduzieren, werden die Entwickler die Entwicklung mobiler industrieller Edge-Computing-Geräte in Betracht ziehen, die als einzige Quelle der Wahrheit für Altfabriken dienen.
- KI und maschinelles Lernen in Fabriken bringen – Industrielles Edge-Computing kann durch mobile Geräte mit KI-Funktionen verbessert werden, die die Automatisierung von Systemen und Prozessen innerhalb von Einrichtungen vereinfachen.
- Verbesserung der Integration miteinander verbundener Technologien in der Industrie – Aufstrebende technologische Lösungen wie der digitale Zwilling und die generative Konstruktion erfordern Daten von allen Anlagen im Fertigungsbereich, um genaue Ergebnisse zu liefern. Daher wird die Notwendigkeit, Daten aus den tiefsten Teilen von Anlagen zu erfassen, den Bedarf an mobilen Edge-Computern erhöhen. Diese Geräte können dann die Daten erfassen, die für das ordnungsgemäße Funktionieren neuer Technologien erforderlich sind.
Schlussfolgerung
Die Zukunft des industriellen Edge-Computing wird von der Mobilität bestimmt werden. Dies ist auf die Ressourceneinsparungen, die Genauigkeit, die Sicherheit und die Einfachheit zurückzuführen, die sie für die industrielle Automatisierung mit sich bringt. Um diesen Paradigmenwechsel zu nutzen, müssen Industrieunternehmen seine Auswirkungen auf Fertigungsprozesse und -systeme verstehen. Nur dann wird ein Unternehmen in der Lage sein, mobiles industrielles Edge-Computing zu integrieren, um der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein.
