IT und Operational Technology verschmelzen und verändern

Cloud und Edge – ein starkes Team

| Autor / Redakteur: Ulf Schade und Stefan Algermissen* / Ulrike Ostler

Edge und Cloud passen im Computing gut zusammen, allerdings ändern sich Sinn und Zweck.
Edge und Cloud passen im Computing gut zusammen, allerdings ändern sich Sinn und Zweck. (Bild: gemeinfrei: Weber Fabrik/ Pixabay / CC0)

Die Digitalisierung und Cloud sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Begünstigt wird diese Entwicklung durch das Internet of Things (IoT), das wiederum die Basis für eine Vielzahl an Zukunftstechnologien bildet, beispielsweise digitale Assistenten, autonome Fahrzeuge, Industrie 4.0 Anwendungen sowie andere Echtzeittechnologien. Und was hat Edge damit zu tun?

Wie der Name Echtzeittechnologie schon sagt, werden bei Anwendungen und Services, die damit in Verbindung stehen, Informationen in Echtzeit benötigt. So muss ein autonomes Fahrzeug in der Lage sein, eine Gefahrensituation zu erkennen und rechtzeitig darauf zu reagieren –innerhalb von Mikro-Sekunden. Läuft eine Person vor ein Auto, ist der Bremsvorgang sofort einzuleiten. Denn schon die kleinste Verzögerung kann gravierende Folgen haben.

Eine solche Reaktionszeit ist jedoch nur dann möglich, wenn die Informationen unmittelbar und selbstständig verarbeitet werden können. Werden die Daten – wie derzeit beim Cloud Computing – erst vom Device in die Wolke geschickt, dort in einem zentralen Datacenter verarbeitet und die Ergebnisse zurückgespielt, würde der Bremsvorgang viel zu lange dauern.

Die Aufgaben der Cloud verändern sich

Um eine sehr schnelle Entscheidung – wie beim beschriebenen Bremsvorgang – treffen zu können, werden Edge Computing Devices benötigt. Also Geräte am Rande des Cloud-Netzwerks, die in der Lage sind, Daten selbstständig zu erfassen, auszuwerten und komplexe Entscheidung zu fällen. Dies hat zur Konsequenz, dass hohe Rechenleistung – die aktuelle noch oft an Cloud-Services abgegeben wird – wieder zurück in die Devices wandert.

Neue Entwicklungen in den Bereichen der Machine-Learning-Software und der CPU-Verdichtung ermöglichen den Vorgang. So verfügen Edge Devices über leistungsstarke Low-Energy-CPUs (ARM-Prozessoren), die selbstständig komplexe Sachverhalte lösen können.

Gleichzeitig bleiben diese Edge Computing Devices an eine zentrale Cloud angeschlossen. An diese werden jedoch nur die Daten übermittelt, die für allgemeingültige Prozesse notwendig sind. Denn ein autonomes Fahrzeug sammelt während der Fahrt eine Vielzahl an Informationen, die sich zur übergreifenden Datenanalyse nutzen lassen, wie beispielsweise zur Verbesserung der Fahrzeugsoftware, für das Testing oder die Steuerung. Die Cloud wird somit nicht überflüssig, ihre Aufgaben verändern sich jedoch teilweise.

Edge Devices: Mobile Rechenzentren

Die beschriebene Entwicklung hat zur Folge, dass jedes einzelne Edge Device über eigene „Server“ verfügt. In einigen Fällen ist dies heute schon Realität. So sind die IT-Ressourcen eines modernen Flugzeugs vergleichbar mit denen eines mittelständischen Unternehmens.

Ein Langstreckenflugzeug verfügt beispielsweise über zirka 100 Terabyte Speicherkapazität und etwa 50 Server-Komponenten. Nur so kann es die Daten unzähliger Sensoren und Applikationen sammeln und verarbeiten. Als mobiles Datacenter ist es somit in der Lage eigenständige Entscheidungen zu treffen und die gesamten Flugzeug-Crew fortlaufend über wichtige Sachverhalte zu informieren.

Doch auch in diesem Anwendungsfall bleibt die Cloud weiterhin relevant. Denn alle Informationen im Rechenzentrum des Flugzeuges vorzuhalten, würde die Speicherkapazitäten deutlich sprengen. So werden Daten nur für einen definierten Zeitraum gespeichert und dann automatisch überschrieben. Wichtige Informationen, die beispielsweise für die Fluggesellschaft oder Servicepartner interessant sind, werden als Telemetriedaten an die zentrale Cloud gesendet und bleiben dort langfristig verfügbar.

Edge Devices in der Produktion

Auch im Industrie-4.0-Umfeld ist diese Entwicklung hin zu Edge Devices zu beobachten. So werden Produktionsstraßen meist sequentiell aufgebaut und die Prozessschritte einer Produktion sind zunehmend in Zellen zusammengefasst. Auf diese Weise arbeiten Produktionsroboter, Lackierstraßen, Presswerke oder andere Anwendungen längst autark und stützen sich dabei auf ihr eigenes kleines Rechenzentrum, am Rande der klassischen IT.

Auch hier generieren die verbauten Sensoren und Applikationen immense Datenmengen. Diese werden einerseits in Echtzeit weiterverarbeitet, um eine reibungslose Produktion zu gewährleisten. Andererseits werden sie zur Qualitätskontrolle und Optimierung gespeichert und ausgewertet. In einigen Fällen erfolgt dies über die Cloud, meist jedoch on-Premise.

Denn je nach branchentypischer Ausrichtung wollen Unternehmen ihre Informationen lieber im eigenen Rechenzentrum vorhalten als sie in die Wolke auszulagern. Dies ist beispielsweise in der Automobilindustrie der Fall, wo Hersteller ihre Produktions- und Entwicklungsdaten eher im eigenen Rechenzentrum speichern.

Ein Hersteller, der seine Maschinen weltweit vertreibt, hat hingegen großes Interesse daran, auf seine global verteilten Anlagen zuzugreifen, um eine Fernwartung durchführen zu können. Er hält die Daten eher in einer zentralen Cloud vor.

Das redaktionelle eBook über Edge Computing ist eines der besten aus der Bibliothek von DataCenter-Insider und steht zum kostenfreuen Download zur Verfügung.
Das redaktionelle eBook über Edge Computing ist eines der besten aus der Bibliothek von DataCenter-Insider und steht zum kostenfreuen Download zur Verfügung. (Bild: Vogel IT-Medien GmbH)

IT- und OT-Welten bald vereint

Da immer mehr und komplexere IT-Lösungen in die Fabriken einziehen, verschmelzen IT und OT (Operational Technology) zunehmend miteinander. Diese Tendenz hat bereits begonnen, als es nicht mehr möglich war, eine Fabrik ohne Internet-Anschluss zu betreiben. Mittlerweile hat eine einzige Maschine in der Produktion so viele IP-Adressen wie vor 30 Jahren eine komplette Fabrik. Und ein neu gebautes Werk besitzt 10-mal mehr IP-Adressen als eines der vorherigen Generation.

Dieser Trend wird die Entwicklung künftiger Edge Computing Devices weiter vorantreiben. Daher ist es zwingend erforderlich, dass sich IT und OT weiter annähern.

Dabei sind zwei unterschiedliche Ausrichtungen zu beobachten. Während sich in einigen Unternehmen die IT-Abteilung immer mehr mit OT-Prozessen auseinandersetzt, eignen sich in anderen Firmen OT-Mitarbeiter tiefere IT-Kenntnisse an. Die beiden Welten von IT und OT wachsen so mehr und mehr zusammen und lernen, einander zu verstehen.

Zusatzinfo

DataCenter-Insider stellt zum kostenfreien Download ein eBook zum Thema Edge Computing zur Verfügung.

* Ulf Schade und Stefan Algermissen arbeiten für Computacenter.

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