Edge Computing Rechnen, wo Rechenleistung gebraucht wird

Cloud- oder Edge-Computing. Bei der Entscheidung der Datenspeicherung sind Vor- und Nachteile und die jeweiligen Anfordungen zu beachten.
Cloud- oder Edge-Computing. Bei der Entscheidung der Datenspeicherung sind Vor- und Nachteile und die jeweiligen Anfordungen zu beachten.

Cloud oder Edge? – Bei der Entscheidung, wo Daten gespeichert und verarbeitet werden sollen, ist oft keine eindeutige Entweder-Oder-Entscheidung sondern eine Kombination aus beidem das Beste.

Daten sind der Mittelpunkt aller Digitalisierungsbemühungen. Sie sollen uns bzw. unseren immer intelligenter werdenden Systemen zur richtigen Zeit und in der richtigen Verdichtung zur Verfügung stehen. Denn das ist – neben der Fähigkeit, dass alle Elemente einer Lösung kommunizieren können – die Grundlage für das industrielle Internet der Dinge (IIoT). Industrielle Anwender und Entwickler sowie Hersteller von Maschinen und Anlagen wollen bestenfalls schon im Voraus wissen, was auf sie zukommt.

Dieses Wissen erhalten sie, wenn die Daten ihrer Maschinen regelmäßig gespeichert und analysiert sowie wiederkehrende Ereignisse, Vorgänge und Prozesse erkannt werden, die zu Maschinenausfällen führen. Das ist der Weg hin zu vorausschauender Wartung. Doch bevor man aktiv an die Speicherung und Verarbeitung von Daten herangeht, sollte man sich einen Gedanken zu Gemüte führen, der Mark Twain (1835 – 1910) zugesprochen wird: »Data is like garbage. You‘d better know what you are going to do with it before you collect it.« Von vornherein sollte man sich also darüber im Klaren sein, was man erreichen möchte und wie die eigene Anwendung beschaffen sein soll. Denn grundsätzlich ist das Ziel der Datenanalyse ausschlaggebend für die Wahl des Ortes und Umfangs der Datenverarbeitung bzw. -speicherung.

Die Möglichkeiten, die Edge und Cloud Computing jeweils bieten, spielen eine entscheidende Rolle. Werden beide Ansätze für ein Big-Data-Analyseverfahren kombiniert, lassen sich neue Servicekonzepte und Geschäftsmodelle für professionelle Anwender, die auf Industriequalität setzen, realisieren.

Cloud Computing – Rechenleistung an zentraler Stell

Mit Cloud Computing ist das Speichern von Daten in einem entfernten Rechenzentrum und das Ausführen von Programmen gemeint, die auf entfernten Servern liegen, also nicht mehr auf dem lokalen Gerät installiert werden müssen. Cloud Computing macht Rechenkapazität sowie leistungsstarke Rechner und Speicher für jedermann und an jedem Ort mit Internetverbindung nutzbar.

Im Umfeld des IIoT wird Cloud Computing derzeit meist für die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) von Maschinen und Anlagen genutzt. Kunden von Insys Icom nutzen beispielsweise auch Anwendungen, die auf Routern von Insys Icom laufen, um Daten vollautomatisch an Clouds weiterzureichen (Bild 1).

Die Router unterstützen diverse professionelle Cloud-Dienste und übergeben die Daten beispielsweise über die IIoT-Protokolle MQTT, HTTP und HTTPS. Der Nutzer muss dabei nur einen Cloud Account einrichten. Die Daten werden in der Cloud analysiert, verarbeitet und auf einem Dashboard visualisiert und aufbereitet. Zusätzlich können ereignisgesteuerte Alarme bei Über- und Unterschreiten von Schwellwerten definiert werden.

Die Konfiguration findet komplett in der Anwendung vor Ort statt, kann jedoch bei Bedarf in der Cloud angepasst und ergänzt werden. Die Anwendungskonfiguration kann jederzeit auf viele Geräte übertragen werden. Wenn für eine Zustandsüberwachung Daten verschiedener Maschinen anfallen, bietet es sich an, diese in eine Cloud als zentrale Stelle zu schicken. Dann ist ein Reporting oder Benchmarking mehrerer vergleichbarer Anlagen mit gleichen Anwendungsszenarien möglich, sodass die Performance jeder Anlage ersichtlich wird und in Entscheidungen mit einfließen kann.

Vorteile

Eine Cloud-Lösung weist viele Vorteile auf. Zum einen entstehen Kosten nur bei der Nutzung von Infrastruktur, Plattformen oder Services. Besonders reizvoll am Cloud Computing ist die schier unendliche Kapazität an Speicherplatz und Rechenleistung, die je nach Bedarf angepasst werden kann, allerdings nur, wenn eine Internetverbindung zur Verfügung steht. Jedoch wird meist eine hohe Verfügbarkeit garantiert. Ebenso erfüllen professionelle Rechenzentren hohe Anforderungen an Datensicherheit und Datenschutz. Dennoch sollte man sich vorab informieren, ob das ausgewählte Rechenzentrum alles bietet, was die eigene Applikation heute und in Zukunft erfordert.

Nachteile

Werden geringe Latenzzeiten im Millisekundenbereich oder anderen Bereichen erwartet, die der jeweilige Anwender als Echtzeit definiert, ist die Cloud nicht das beste Mittel der Wahl. Zudem können bei einem unvorhergesehenen Abbruch der Internetverbindung überhaupt keine Daten in die Cloud gesendet werden, da oftmals keine Redundanzmöglichkeiten bestehen oder zu kostspielig sind. Andererseits steht die Frage der Sicherheit im Raum, da bei cloudgestützer Verarbeitung die Transportstrecke zu einem externen Rechenzentrum bzw. entfernten Servern einen nicht zu unterschätzenden Risikofaktor darstellt. Vor allem bei aus dem Ausland stammenden Cloud-Diensten sind die Fragen »Wo liegen meine Daten?«, »Wer hat darauf Zugriff?« und »Wie sicher sind meine Daten?« von hoher Bedeutung.
Wenn viele Daten auflaufen, gesichert und verarbeitet werden, bedarf es bei einer Cloud-Lösung deutlich mehr Rechenleistung und Speicher an zentraler Stelle. Das funktioniert nur, wenn sowohl die Systeme vor Ort als auch die Cloud zuverlässig und ständig erreichbar sind. Da hier mehrere Komponenten zusammenspielen, müssen für den Fehlerfall Szenarien enwickelt werden, falls DSL-Leitung oder Mobilfunk ausfallen.

Edge Computing bedeutet die Verlagerung von Rechenleistung, Anwendungen, Daten und Services unmittelbar an die logische Randstelle eines Netzwerks (meist z. B. des Internet), die sogenannte »edge«. Damit wird die Leistung für Anwendungen vor Ort vorgehalten.