Automatisierung
Die Cloud und die Industrie
Wer heutzutage etwas auf sich hält, geht in die Cloud. Wir speichern unsere Kundendaten in der Cloud, unsere Bilder, unsere E-Mails – und wer weiß, was noch alles. Aber was genau ist die Cloud, und inwiefern kann die Automatisierungstechnik ihren Nutzen daraus ziehen?
Die „Cloud“ ist ein Symbol, das verwendet wird, um die Komplexität des Internets durch grafische Darstellungen zu vereinfachen. Intel definiert Cloud Computing für die IT-Welt so: „Cloud Computing, das oftmals lediglich als ‚die Cloud‘ bezeichnet wird, ist die bedarfsgesteuerte Bereitstellung von Datenverarbeitungsressourcen jeglicher Art – von Anwendungen bis hin zu Datenzentren – über das Internet.“
Dabei unterscheidet man im Wesentlichen drei Arten von Services, die via Cloud zur Verfügung gestellt werden:
- Software as a Service (SaaS),
- Platform as a Service (PaaS),
- Infrastructure as a Service (IaaS).
Software as a Service – das sind Anwendungen, die auf entfernt platzierten Computern in der Cloud ausgeführt werden und die nicht im Besitz des Nutzers sind, sondern von einem Dienstleister betrieben werden und die über die Datenkommunikations-Infrastruktur mit dem Computer des Nutzers verbunden werden. Typisches Beispiel: Microsoft Office live.
Platform as a Service stellt eine Umgebung bereit, die alles enthält, was für die Unterstützung des vollständigen Lebenszyklus der Erstellung und Implementierung von Cloud-Anwendungen erforderlich ist – und zwar ohne die Kosten und den Aufwand, der für den Kauf und die Verwaltung der zugrunde liegenden Hardware, Software, Bereitstellung und des Hosting notwendig wären. Beispiel: Virtuelle Datenzentren, wie sie z.B. Strato bereitstellt.
Infrastructure as a Service dagegen stellt IT-Ressourcen einschließlich Server, Netzbetrieb, Speicherung und Speicherplatz im Rechenzentrum auf Basis einer nutzungsabhängigen Abrechnung für Unternehmen bereit.
Das Internet ist als weltweites Rechnernetzwerk dadurch gekennzeichnet, dass es eine ganze Reihe von Diensten kennt: E-Mail, Telnet, Usenet, Dateiübertragung, Web und in letzter Zeit zunehmend auch Telefonie, Radio und Fernsehen. Der Datenaustausch zwischen den einzelnen Internetrechnern erfolgt über die normierten Internetprotokolle.
Die Cloud kann man sich als nächsthöhere Abstraktionsebene des Internet vorstellen. Cloud-Dienste nutzen die Protokolle und Mechanismen des Internet, stellen aber nicht nur einzelne Dienste wie Nachrichtenübermittlung oder Dateiübertragung zur Verfügung, sondern Dienste auf Anwendungsebene.
Die Bilder 1 und 2 verdeutlichen das. Entscheidende Vorteile für den Service-Nutzer sind:
- Kostenersparnis durch bedarfsgerechte und skalierbare Verfügbarkeit der benötigten Datenverarbeitungsressourcen (Hardware und Software),
- Kostenersparnis, da kein Wartungsaufwand,
- Nutzungsmöglichkeit der neuesten Technologien ohne extra Investition, Interne Bündelung und Fokussierung der eigenen Ressourcen (Mitarbeiter und Technik) auf das Kerngeschäft.
Cloud Computing in der industriellen Automatisierung
Die Vorteile des Cloud Computing sind so groß, dass sich dieses Geschäftsmodell rasant verbreitet hat und immer mehr Nutzer findet, speziell durch den Vormarsch im Konsummarkt, in dem vor allem das Speichern und Abrufen großer Datenmengen den mobilen Anwendungen zum Durchbruch verholfen hat.
Leider lässt sich dieses Modell jedoch nur bedingt auf die industrielle Automatisierung übertragen. Wesentlicher Grund dafür ist, dass es sich bei den industriellen Cloud-Netzwerken in der Regel um abgeschlossene Systeme handelt, in denen Service-Nutzer und Service-Anbieter üblicherweise ein und dasselbe Unternehmen sind („private Cloud“). Dadurch ist es meist nicht möglich, sowohl Datenverarbeitungsressourcen als auch Cloud Services transparent zu gestalten und mehreren Unternehmen unabhängig zur Verfügung zu stellen.
Außerdem sind die Kommunikationsketten meist viel länger. Während es sich in der IT-Cloud meist um eine Peer-to-Peer-Kommunikation handelt (z.B. Client-PC und Microsoft-Cloud), sind die Wege in der Industrie viel länger (z.B. Sensor→ I/O-Sammeleinheit → Steuerung → Gateway → Cloud). So stellt sich die Zusammenarbeit der einzelnen Komponenten völlig anders dar.
Nichtsdestotrotz sind auch industrielle Anwender daran interessiert, bestehende Netzwerkstrukturen wie das Internet immer stärker in die eigenen Applikations-Architekturen einzubinden. Begünstigt wird dies durch den Umstand, dass im Bereich der industriellen Automatisierung sowohl die drahtgebundene als auch die drahtlose Vernetzung immer weiter voranschreiten. War die industrielle Automatisierung vor zehn Jahren noch durch isolierte Insellösungen gekennzeichnet, so sind heute weitestgehend alle Systeme mehr oder weniger in bestehende Netzwerke integriert und somit mit dem Internet verbunden – nicht zuletzt wird dieses Thema derzeit unter dem Begriff Industrie 4.0 weiter vorangetrieben. In der industriellen Automatisierung verändert sich das Szenario gemäß Bild 3. Dadurch ändern sich natürlich auch die Vorteile. Einige entfallen, während andere etwas in den Hintergrund rücken:
- Kostenersparnis durch bedarfsgerechte und skalierbare Verfügbarkeit der benötigten Datenverarbeitungsressourcen (Hardware und Software)
- Kostenersparnis, da kein geringer Wartungsaufwand
- Nutzungsmöglichkeit der neuesten Technologien ohne extra Investment
- Interne Bündelung und Fokussierung der eigenen Ressourcen (Mitarbeiter und Technik) auf das Kerngeschäft.
- Die Cloud und die Industrie
- Einheitliche Software-Schnittstelle
