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Industrial IoT: Von der Edge bis in die Cloud

| Autor: Klaus Länger

Ohne Edge-Computing ist IoT in der Industrie nicht möglich. Bei reinen Cloud-Lösungen wäre die Latenz viel zu groß.
Ohne Edge-Computing ist IoT in der Industrie nicht möglich. Bei reinen Cloud-Lösungen wäre die Latenz viel zu groß. (Bild: WrightStudio - stock.adobe.com)

Wenn von IoT in der Industrie die Rede ist, dann geht es oft primär um Sensoren und um die Cloud. Aber gleichzeitig werden immer mehr lokale Verarbeitungskapazitäten benötigt. Die Spanne des Edge Computing reicht dabei vom Gateway bis hin zum Rechenzentrum.

Bei der Nutzung von IoT-Technologien in der Industrie wird eine enorme Menge von Daten erzeugt, meist durch Sensoren in den Anlagen. Diese Daten erst in einem zentralen Rechenzentrum oder bei einem Coud-Dienstleister zu verarbeiten, ist einerseits unwirtschaftlich und andererseits oft auch gar nicht möglich. Denn eine ­automatisierte Fertigungsanlage muss auf Störungen schnell reagieren können. Das erfordert eine Verarbeitung mit geringen Latenzzeiten. Die ist aber nur bei räumlicher Nähe möglich, eben am Netzwerkrand mittels Edge Computing.

Aber auch beim normalen Betrieb fallen ­eine ganze Menge Statusdaten an, die eigentlich nur mitteilen, dass alles in normalen Parametern läuft. Diese Daten alle an ein zentrales Rechenzentrum oder in die Cloud zu übertragen, erfordert eine hohe Bandbreite und entsprechende Verarbeitungs- und Speicherkapazitäten. Gerade in der Cloud kann das plötzlich sehr teuer werden. Bei IoT-Lösungen, die mit einer drahtlosen Datenübermittlung arbeiten, steht die nötige Bandbreite oft gar nicht zur Verfügung. Daher werden die Daten am Netzwerkrand vorgefiltert und einer ersten Analyse unterzogen. Weitergeleitet werden dann nur noch die Informationen, aus ­denen man bei einer zentralen Big-Data-Weiterverarbeitung auch Nutzen ziehen kann, etwa für Predictive Maintenance oder als „Futter” eine KI. Die Installation von Edge-Geräten bietet gerade für den IT-Channel eine zusätzliche Geschäftschance, da hier das nötige Wissen für Vernetzung und einen sicheren Betrieb vorhanden ist.

Edge-Computing vom Gateway bis zum Rechenzentrum

Eine wichtige Geräteklasse sind die Edge-Gateways, die von einer ganzen Reihe von IT-Herstellern angeboten werden. Dabei handelt es sich im Prinzip um robuste Industrie-PCs verschiedener Leistungsstufen vom ARM-Rechner bis hin zu Geräten mit leistungsstarken PC-Prozessoren, die meist mit einer Reihe zusätzlicher Schnittstellen ausgestattet sind, die für den ­Anschluss von Sensoren und für die Anbindung einer Maschinensteuerung notwendig sind. Darüber rangieren Edge-Server, die für den Betrieb bei widrigen Umweltbedingungen konzipiert sind. Bei noch ­höheren Anforderungen kommen robuste Micro-Datacenter oder sogar Container­lösungen zum Einsatz. Teilweise werden auch mehrere Arten von Edge-Computing-Geräte kombiniert, die verschiedene Aufgaben übernehmen: Etwa Edge-Gateways direkt an den Maschinen und nachgelagerte Edge-Server, die Daten aggregieren und dann erst weiterleiten. Essenziell sind in jedem Fall ein hoher Automatisierungsgrad, Telemetrie und umfassende Fernwartungsmöglichkeiten.

Keine einheitlichen Standards

Bei der Software für Edge Computing gibt es eine ganze Reihe von vorgefertigten Frameworks, mit denen relativ schnell ­Lösungen erstellt werden können. Auch die großen Cloud-Anbieter haben passende Lösungen für Edge Computing parat, die für die Kommunikation mit den jeweiligen IoT-Cloud-Anwendungen optimiert sind. Die Palette reicht hier von reiner Software über regionale Rechenzentren bis hin zu eigenen Edge-Computing-Geräten für die lokale Installation bei den Kunden.

Neben den Cloud-Anbietern haben auch die großen Player unter den Content Delivery Networks (CDN) die Edge als Markt für sich entdeckt, da sie über eine große Zahl von Rechenzentren rund um den Globus verfügen. Problematisch beim Edge Computing ist das Fehlen einheitlicher ­Industriestandards und die damit verbundenen Schwierigkeiten bei der Interoperabilität. Allerdings gibt es hier Ansätze, das zu ändern, wie etwas LFEdge unter dem Dach der Linux Foundation. Auch bei den Sicherheitslösungen gibt es Nachholbedarf.

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