Wenn die Cloud ausfällt

Edge Computing entlastet die Industrie

23. März 2022, 7:00 Uhr | Von Dr. Stephan Rinck und Christian Wied
Edge Computing
© AdobeStock | WrightStudio

Viele Unternehmensdaten liegen auf Servern oder auf Cloud-Speichern – die Datenhoheit besitzen meist andere. Fallen wichtige Server aus, sind Unternehmen schnell ernüchtert. Mit einem hybriden Ansatz kann sicheres Edge/Cloud Computing gelingen, wie IBM zeigt.

Mittlerweile ist die Cloud das zentrale Rückgrat, geht es um vernetzte Infrastrukturen, Datenräume, Fabriken oder Applikationen des täglichen Lebens. Aber was passiert, wenn die Cloud »ausfällt«? Aufgrund ihrer holistischen Architektur sind die Systeme und Infrastrukturen so ausgelegt, dass ein ganzheitlicher Ausfall sehr unwahrscheinlich ist. Gespiegelte, örtlich getrennte Systeme, Hot Standby oder Backups gewährleisten die nötige Sicherheit. Ebenso die auf dauerhafte Verfügbarkeit ausgelegte Software- und Hardware-Infrastruktur.

Dennoch kommt es vor, dass die Infrastruktur ausfällt – nicht ganzheitlich, aber einzelne Services, Dienste oder Teile der Infrastruktur eines Netzanbieters. Je nachdem, wie viele noch funktionsfähige Applikationen von der vom Ausfall betroffenen Anwendung abhängig sind, kann sich ein Ausfall eines einzelnen Dienstes sehr weitreichend auswirken – selbst wenn er noch so klein zu sein scheint. Produktionen stehen still, Lieferketten werden gestört.

Eine immer stärkere Vernetzung sowie immer komplexere Strukturen und Abhängigkeiten aller Systeme untereinander erhöhen die Anfälligkeit solcher Anwendungen. Somit kann ein einfacher Konfigurationsfehler oder ein fehlerhaftes Update eine ähnlich große Auswirkung auf unsere digitale Welt haben wie eine Naturkatastrophe – je nachdem was zerstört wurde.

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Offline-First-Ansatz überzeugt

Aus dem Grund ist es wichtig, dass Unternehmen – und das ist heute schon möglich – die Cloud um eine resiliente Komponente erweitern. Am besten nach dem Offline-First-Ansatz, basierend auf Edge Computing. Grundlage hierfür bildet zum Beispiel der »Edge Application Manager« des Technologieunternehmens IBM. Er basiert auf dem Open Source Framework »Open Horizon«.

Applikationen und Funktionen, die für den dezentralen Betrieb nötig sind, müssen so entwickelt und programmiert sein, dass sie zu 100 Prozent autark arbeiten können. Stehen die Cloud, die Infrastruktur sowie die zentralen Dienste wieder bereit, muss sich das System wieder synchronisieren und in den normalen Zustand zurückkehren können.

Fällt das Mobilfunknetz großflächig aus, gibt es etablierte Funk-Alternativen, beispielsweise basierend auf Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), um wichtige Daten und Informationen zu transportieren. Die Netze können großflächig aufgebaut werden und benötigen sehr wenige Ressourcen. LoRaWAN, ursprünglich für den IoT-Bereich entwickelt, kann Hunderte von Sensoren innerhalb eines Netzwerkes verwalten. Es eignet sich zwar weder zum Telefonieren, Internetsurfen noch, um große Datenmengen zu übermitteln. Jedoch können kleine Datenpakete ausreichen, um die nötigen Informationen zu übertragen. Beispielsweise im Falle der Landwirtschaft, wenn Landwirte wichtige Ernährungsinformationen an den Server des jeweiligen Landkreises weitergeben müssen. Dort können sie in dezentralen autarken Rechnersystemen ausgewertet werden, um beim Verteilen der Ressourcen im Rahmen des Ernährungssicherstellungs- und -vorsorgegesetzes (ESVG) zu unterstützen.

Stephan Rinck
Dr. Stephan Rinck ist Business Development Executive bei IBM Technology Group.
© IBM

Moderne Cloud-Architekturen am Edge

Wächst die Kritikalität von Daten, Prozessen und Zeiten, sind die Folgen einer labilen Cloud-Verbindung oder eines kompletten Ausfalls fatal. Digitalisierung in der Produktion ist vom Edge aus zu denken. Mit der Neuausrichtung in der Produktion hin zur Smart Factory und der hiermit stetig höheren Automatisierung und Vernetzung der Produktionseinheiten wird das Thema resiliente Produktion immer wichtiger. Will man hierbei auf die Vorzüge einer Cloud-Infrastruktur nicht verzichten, holt man sich die Cloud ins Haus. Hybride Cloud-Szenarien mit einer lokalen Edge-Cloud-Plattform sind die Zukunft moderner, digitaler Ökosysteme. Hierbei sind die Folgen in der modernen, vernetzten Produktionswelt umso kritischer und globaler.

Mit einer Cloud-nativen Infrastruktur am Edge können Unternehmen Konzepte umsetzen, die vor allem die Themen Datenhoheit, Ausfallsicherheit, Latenzzeiten und Offline-Betrieb im Fokus haben. Gleichzeitig sind sie in der Lage, nach Bedarf und Anforderungen Public-Cloud-Dienste mit einzubinden. Ein solches Hybrid-Cloud-Szenario garantiert maximale Flexibilität, Skalierbarkeit und Kostenoptimierung. Genau hier setzen Anwendungen der »German Edge Cloud« an.

Hierbei ist eine sogenannte Smart-MOM-Anwendung (Manufacturing Operations Management) in Kombination mit einer IoT-Plattform am Edge zu entwerfen. Sie garantiert einen unterbrechungsfreien Produktionsbetrieb, selbst wenn dieser von der Außenwelt abgeschnitten ist (Offline-Betrieb). Das führt zur Verlegung des Schwerpunkts einer Digitalisierungsplattform dorthin, wo er hingehört – ins Werk selbst. Hiermit gewährleistet man die Resilienz in der Produktion auch im digitalen Zeitalter – mit modernen Cloud-Architekturen vor Ort.

Christian Wied
Christian Wied ist Account Manager Cloud Software bei IBM Technology Group.
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Edge Computing für kritische Infrastrukturen

Gerade während der Coronakrise wurde vielen bewusst, dass es neben Industrie, Handel oder dem Freizeitangebot weitere wichtige Strukturen gibt, deren Ausfall oder Einschränkung essenziell für unser Leben sind – die kritischen Infrastrukturen. Sie müssen, egal was passiert, immer funktionieren. So muss zum einen das Personal, zum anderen müssen die nötigen Daten, Programme und Systeme verfügbar sein, selbst wenn die Cloud nicht oder lediglich eingeschränkt erreichbar ist. Das ist ein Grund, warum das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum in Rheinhessen-Nahe-Hunsrück in Rheinland-Pfalz (DLR RNH) und IBM im Rahmen eines Projektes erste prototypische Entwicklungen im GeoBox-Projekt geschaffen haben. Im Projekt möchten die Partner zusammen für die Landwirtschaft eine resiliente und Cloud-agnostische hybride Infrastruktur auf Basis des Offline-First-Prinzips aufbauen und testen. Hiermit wollen sie gewährleisten, dass dem Landwirt bei einem Ausfall der nötigen Cloud-Applikationen oder der Internetseite oder bei einem flächendeckenden Internetausfall wichtige Daten und Applikationen lokal bereitstehen.

Zusätzlich bietet die Infrastruktur den Landwirten weitere Vorteile: So können sie sich perspektivisch Applikationen von Drittanbietern herunterladen, die ihnen ihr tägliches Leben erleichtern. Das können Applikationen sein, um ihre Sensordaten zu verkaufen, Applikationen für optimierten Düngeeinsatz oder ein Hofmarktplatz, um ihre Waren regional zu verkaufen. Hierbei liegt die Datenhoheit bei den Landwirten. Sie allein entscheiden, welche Daten sie weitergeben wollen und welche nicht.

Edge Computing kann somit in vielen Bereichen – auch abseits der Industrie – zum Einsatz kommen. Es kann dabei helfen, kritische Infrastrukturen ausfallsicher zu machen. Die Tendenz geht daher klar in Richtung Resilient Edge Computing – bis hin zu einer zwingenden Ausbaustufe für Cloud Computing.


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