Das Internet der Dinge ist heute ein allgegenwärtiger Bestandteil unserer digitalen Welt. Zuhause nutzen wir es für die Gebäudeautomation und intelligente Küchengeräte, in der Industrie ist es das Rückgrat der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation für Smart Manufacturing. Laut einer Studie von Schneider Electric erprobten 40 Prozent der Unternehmen im Industrieumfeld bereits 2018 die Einbindung von IoT-Technologien zur Optimierung ihrer Verarbeitungsprozesse. Durch den Austausch von Statusdaten unzähliger Sensoren in Maschinen, Antrieben, Steuerungen und Infrastrukturkomponenten gelingt es, Produktionsprozesse schneller und energieeffizienter zu gestalten. Der Preis dafür sind enorme Datenmengen, die nahezu in Echtzeit verarbeitet und ausgewertet werden müssen.
Bei solch komplexen Cloud-Applikationen bilden selbst modernste Zugangsnetze noch immer den Flaschenhals. Probleme entstehen hier nicht nur durch die verfügbare Bandbreite, sondern vor allem durch zu hohe Latenzen, die bei größeren Entfernungen unvermeidbar sind. Der Datenfluss gerät ins Stocken und die Produktionsprozesse verlangsamen sich. Schlimmstenfalls bremsen die IT- und OT-Systeme dann die Abläufe so stark aus, dass die Maschinen durch mangelnde Auslastung nicht mehr profitabel arbeiten können.
Reibungslose Datenverarbeitung dank Edge Computing
Um dieses Worst-Case-Szenario gar nicht erst entstehen zu lassen, ist der Einsatz von Edge Computing die einfachste und effektivste Lösung. Bereits ein einziges Rack in einem speziellen, auf Edge-Anwendungen optimierten Gehäuse wie dem Smart Bunker von APC by Schneider Electric, kann hier Abhilfe schaffen. Wichtig ist, dass dieses möglichst nah an den Komponenten, mit denen es kommuniziert, aufgestellt wird. Idealerweise platziert man ein solches Micro-Rechenzentrum direkt in der Fabrikhalle oder in einem angrenzenden Büro und bindet es über das interne Firmennetz an. Ein Edge-Rechenzentrum besteht in der Regel aus Komponenten für Kühlung, unterbrechungsfreie Stromversorgung, Stromverteilung sowie Server- und Netzwerktechnik und kann komplett vorkonfiguriert geliefert werden. Benötigt wird lediglich ein Strom- und Netzwerkanschluss.
Jetzt können besonders zeitkritische Applikationen aus der Cloud in das Edge-Rechenzentrum repliziert und dort lokal ausgeführt werden. Die verarbeiteten Daten werden weiterhin mit den Cloudservern synchronisiert und sind somit auch standortübergreifend nutzbar. Weniger häufig benötigte oder zeitunkritische Applikationen können komplett in der Cloud oder in weiter entfernten Rechenzentren verbleiben. So werden die Zugangsnetze enorm entlastet und hohe Latenzen vermieden.
Hochverfügbar und sicher
Um ein Industrial-Edge-Rechenzentrum sicher und effizient betreiben zu können, sind einige Punkte zu beachten. Ganz vorne steht dabei die höchstmögliche Verfügbarkeit der Applikationen. Dazu müssen die Rechenzentren so konstruiert sein, dass bei Ausfall einer Komponente genügend Redundanzen für einen unterbrechungsfreien Betrieb vorhanden sind. Idealerweise sorgt ein Monitoring-System für die frühzeitige Erkennung von Schwachpunkten oder Verschleiß und erlaubt den präventiven Austausch von Komponenten, bevor sie komplett ausfallen.
Weiterhin muss eine sinnvolle Backup- und Recovery-Strategie existieren, die auch im Katastrophenfall eine kurzfristige Wiederaufnahme des Produktionsprozesses ermöglicht. Durch Produktionsausfälle entstehen schließlich enorme Verluste, die das Unternehmen nachhaltig schädigen und sogar dessen Existenz bedrohen können.
Extrem wichtig ist auch eine ausreichend dimensionierte und ausfallsichere Stromversorgung. USV-Anlagen müssen jede noch so kleine Unterbrechung der Netzspannung abfangen und auch bei längeren Ausfällen die Zeit bis zum Start der Notstromgeneratoren überbrücken können. USV-Anlagen sind gleichermaßen für IT-, OT- und Infrastrukturkomponenten erforderlich. Zusätzlich schützen Komponenten wie PDUs, Sicherungen, automatische Trennschalter und Trenntransformatoren die empfindlichen Systeme und gewährleisten einen sauberen Energiefluss.
Ebenfalls in aller Munde ist die Cybersicherheit von dezentralen Strukturen. Der Absicherung sollte gerade im kritischen Produktionsumfeld sehr große Aufmerksamkeit entgegengebracht werden. Doch Cybersicherheit alleine reicht noch nicht aus. Besonders im Edge-Bereich, wo die Micro-Datacenter oft in einer normalen Produktions- oder Büroumgebung ohne spezielle Sicherheitsmaßnahmen untergebracht sind, ist auch die physikalische Sicherheit sehr wichtig. Stabile Edge-Gehäuse, wie die Smart Bunker Reihe von APC by Schneider Electric, bieten hier einen umfassenden Zugangsschutz zu allen verbauten Komponenten. Zudem ist ein Smart Bunker optisch je nach Oberflächenfinish kaum von einem normalen Büroschrank zu unterscheiden und fällt somit nicht unbedingt als potentielles Angriffsziel auf.
Fazit
IIoT und smarte Fabriken produzieren heute so große Datenmengen, dass eine reine Cloud-Verarbeitung ohne lokale Ressourcen dafür nicht mehr ausreicht. In der Nähe der Fabrik ein komplettes Rechenzentrum zu errichten, ist aus Kosten- und Platzgründen meist keine Option. Um die Verarbeitung günstig und platzsparend zu beschleunigen, sind kompakte Edge-Rechenzentren die ideale Lösung. Diese können komplett vorkonfiguriert bei APC by Schneider Electric bestellt werden, sind in vielen Größen verfügbar und beinhalten die komplette Infrastruktur, die für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Systeme erforderlich ist. Von einem kleinem 6 HE Wandgehäuse bis zu einem geräumigen IT-Container mit mehreren Racks ist alles möglich.
Bei solch komplexen Cloud-Applikationen bilden selbst modernste Zugangsnetze noch immer den Flaschenhals. Probleme entstehen hier nicht nur durch die verfügbare Bandbreite, sondern vor allem durch zu hohe Latenzen, die bei größeren Entfernungen unvermeidbar sind. Der Datenfluss gerät ins Stocken und die Produktionsprozesse verlangsamen sich. Schlimmstenfalls bremsen die IT- und OT-Systeme dann die Abläufe so stark aus, dass die Maschinen durch mangelnde Auslastung nicht mehr profitabel arbeiten können.
Reibungslose Datenverarbeitung dank Edge Computing
Um dieses Worst-Case-Szenario gar nicht erst entstehen zu lassen, ist der Einsatz von Edge Computing die einfachste und effektivste Lösung. Bereits ein einziges Rack in einem speziellen, auf Edge-Anwendungen optimierten Gehäuse wie dem Smart Bunker von APC by Schneider Electric, kann hier Abhilfe schaffen. Wichtig ist, dass dieses möglichst nah an den Komponenten, mit denen es kommuniziert, aufgestellt wird. Idealerweise platziert man ein solches Micro-Rechenzentrum direkt in der Fabrikhalle oder in einem angrenzenden Büro und bindet es über das interne Firmennetz an. Ein Edge-Rechenzentrum besteht in der Regel aus Komponenten für Kühlung, unterbrechungsfreie Stromversorgung, Stromverteilung sowie Server- und Netzwerktechnik und kann komplett vorkonfiguriert geliefert werden. Benötigt wird lediglich ein Strom- und Netzwerkanschluss.
Jetzt können besonders zeitkritische Applikationen aus der Cloud in das Edge-Rechenzentrum repliziert und dort lokal ausgeführt werden. Die verarbeiteten Daten werden weiterhin mit den Cloudservern synchronisiert und sind somit auch standortübergreifend nutzbar. Weniger häufig benötigte oder zeitunkritische Applikationen können komplett in der Cloud oder in weiter entfernten Rechenzentren verbleiben. So werden die Zugangsnetze enorm entlastet und hohe Latenzen vermieden.
Hochverfügbar und sicher
Um ein Industrial-Edge-Rechenzentrum sicher und effizient betreiben zu können, sind einige Punkte zu beachten. Ganz vorne steht dabei die höchstmögliche Verfügbarkeit der Applikationen. Dazu müssen die Rechenzentren so konstruiert sein, dass bei Ausfall einer Komponente genügend Redundanzen für einen unterbrechungsfreien Betrieb vorhanden sind. Idealerweise sorgt ein Monitoring-System für die frühzeitige Erkennung von Schwachpunkten oder Verschleiß und erlaubt den präventiven Austausch von Komponenten, bevor sie komplett ausfallen.
Weiterhin muss eine sinnvolle Backup- und Recovery-Strategie existieren, die auch im Katastrophenfall eine kurzfristige Wiederaufnahme des Produktionsprozesses ermöglicht. Durch Produktionsausfälle entstehen schließlich enorme Verluste, die das Unternehmen nachhaltig schädigen und sogar dessen Existenz bedrohen können.
Extrem wichtig ist auch eine ausreichend dimensionierte und ausfallsichere Stromversorgung. USV-Anlagen müssen jede noch so kleine Unterbrechung der Netzspannung abfangen und auch bei längeren Ausfällen die Zeit bis zum Start der Notstromgeneratoren überbrücken können. USV-Anlagen sind gleichermaßen für IT-, OT- und Infrastrukturkomponenten erforderlich. Zusätzlich schützen Komponenten wie PDUs, Sicherungen, automatische Trennschalter und Trenntransformatoren die empfindlichen Systeme und gewährleisten einen sauberen Energiefluss.
Ebenfalls in aller Munde ist die Cybersicherheit von dezentralen Strukturen. Der Absicherung sollte gerade im kritischen Produktionsumfeld sehr große Aufmerksamkeit entgegengebracht werden. Doch Cybersicherheit alleine reicht noch nicht aus. Besonders im Edge-Bereich, wo die Micro-Datacenter oft in einer normalen Produktions- oder Büroumgebung ohne spezielle Sicherheitsmaßnahmen untergebracht sind, ist auch die physikalische Sicherheit sehr wichtig. Stabile Edge-Gehäuse, wie die Smart Bunker Reihe von APC by Schneider Electric, bieten hier einen umfassenden Zugangsschutz zu allen verbauten Komponenten. Zudem ist ein Smart Bunker optisch je nach Oberflächenfinish kaum von einem normalen Büroschrank zu unterscheiden und fällt somit nicht unbedingt als potentielles Angriffsziel auf.
Fazit
IIoT und smarte Fabriken produzieren heute so große Datenmengen, dass eine reine Cloud-Verarbeitung ohne lokale Ressourcen dafür nicht mehr ausreicht. In der Nähe der Fabrik ein komplettes Rechenzentrum zu errichten, ist aus Kosten- und Platzgründen meist keine Option. Um die Verarbeitung günstig und platzsparend zu beschleunigen, sind kompakte Edge-Rechenzentren die ideale Lösung. Diese können komplett vorkonfiguriert bei APC by Schneider Electric bestellt werden, sind in vielen Größen verfügbar und beinhalten die komplette Infrastruktur, die für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Systeme erforderlich ist. Von einem kleinem 6 HE Wandgehäuse bis zu einem geräumigen IT-Container mit mehreren Racks ist alles möglich.
