Edge Computing als Schlüssel

Edge Computing setzt der Cloud die Krone auf. Dieses plakative Bild illustriert treffend die Bedeutung der Edge für industrielle Anwendungen in Produktion, Logistik, Verkehr und vielen anderen Bereichen. Denn sie beendet eine elementare, prinzipbedingte Schwäche von Cloud Computing: Die IT-Ressourcen der Cloud sind weder da, wo die Daten entstehen, noch dort, wo sie in veredelter Form wieder benötigt werden. Sie werden vielmehr von Rechenzentren zur Verfügung gestellt, die oft weit vom Ort des Geschehens entfernt sind. Die so entstehenden Verzögerungen sind Gift für Echtzeitanwendungen – selbst dann, wenn sie sich nur im Millisekundenbereich bewegen. Cloud Computing ist zudem abhängig von jederzeit verfügbaren Highspeed-Verbindungen. Bei Störungen oder Ausfällen stehen die Anlagen still. Edge Computing kennt diese limitierenden Faktoren nicht: Durch intelligente Sensoren, Kameras, Maschinen und Roboter ist der Ort der Datengenerierung, -verarbeitung und -anwendung identisch. Die Abhängigkeit von permanenter Online-Anbindung und schnellen Breitbandverbindungen entfällt, und auch Latenzzeiten sind kein Thema mehr. Statt „Online first“ gilt hier wieder das autonomere und resilientere Prinzip „Offline first“.

Die IT erlebt einen Paradigmenwechsel

Die Tragweite dieser Entwicklung kann kaum überschätzt werden. Der leider so inflationär gebrauchte Begriff „Revolution“ ist hier tatsächlich angebracht, denn er bringt die dringend benötigte IT-Intelligenz aus dem „Wolkenkuckucksheim“ der Cloud auf den Boden der Tatsachen zurück. Das ist nicht weniger als ein Paradigmenwechsel. Gerade in Zeiten beeinträchtigter Lieferketten und fehlender Komponenten ist Edge Computing ein wichtiges Element bei der strategischen – und anschließend  natürlich auch operativen – Neuausrichtung industrieller Prozesse.

Mit Edge Computing, wie es z.B. von Dell angeboten wird, können die seit Jahren kursierenden Schlagworte von der Smart Factory oder Industrie 4.0 praktisch umgesetzt werden, denn Edge Computing ist das perfekte Werkzeug für Anwendungen im Umfeld des Industrial Internet of Things (IIoT). Das eröffnet zugleich dem Einsatz von Robotik in vielen Produktionsprozessen genauso wie in der Logistik neue Optionen. Durch den raschen Ausbau von 5G-basierten Netzen steht dafür jetzt auch eine entsprechend schnelle und leistungsfähige drahtlose Kommunikationsinfrastruktur bereit. Die dadurch möglichen Anwendungsszenarien sind grenzenlos, der Fantasie praktisch keine Grenzen gesetzt. Unabhängig von der jeweiligen Branche schälen sich jedoch vier konkrete Anwendungsfälle im IIoT heraus, die als Querschnittsfunktionen in vielen smarten Produktionsprozessen zum Einsatz kommen können.

Predictive Maintenance

Die vorausschauende Wartung ist mit der lokalen Verbindung von Sensorik und Analytik quasi der Urvater aller IIoT-Anwendungen. Sensoren erkennen Verschmutzungen, Abnutzungen oder Lecks, melden dadurch verursachte kritische Zustände von Maschinen und Robotern und verringern somit Ausfallzeiten u.a. durch Optimierung von Wartungsfenstern. Algorithmen können zudem vergleichende Daten einfließen lassen. Durch diese Verknüpfung wird es möglich, per Mustererkennung Schadensverläufe zu identifizieren. Typische Messgrößen sind die Laufzeit seit der Inbetriebnahme, die Laufzeit seit dem letzten Service, die vom Hersteller empfohlenen Serviceintervalle (Maintenance Interval) und die verbleibende Laufzeit bis zum nächsten empfohlenen Servicetermin.

Overall Equipment Effectiveness

Die Overall Equipment Effectiveness (OEE) misst den Grad der Produktivität nach den Kriterien von Qualität, Ausstoß und Verfügbarkeit. 100 Prozent OEE bedeutet dabei Nonstop-Betrieb mit null Fehlerquote bei höchstmöglicher Geschwindigkeit und wird als Goldstandard bezeichnet. Um ihn zu erreichen, nutzen Produktionsprofis Edge Computing mit diagnostischen und präskriptiven Analysen vor Ort. So kann ungeplante Downtime vermieden werden und dabei können die Auslastung und die Produktqualität optimiert werden. Per KPI-Dashboard können die dafür nötigen Daten visualisiert und so zielgenau für konkrete Handlungsanweisungen genutzt werden.

Statt auf den Ausfall einer Maschine zu warten oder sie mit unnötig kurzen Wartungsintervallen am Laufen zu halten, hilft Edge Computing bei der frühzeitigen Erkennung potenzieller Störungen. Durch Yield Optimization können Downtime-Vorfälle minimiert und so Störungen der Prozessketten vermieden werden. Dazu werden an der Edge zwei Dinge analysiert: erstens der optimale Durchlauf eines Produkts durch den Produktionsprozess und zweitens die Anzeichen von potenziellen Anomalien, die diesen reibungslosen Durchlauf beeinträchtigen oder gar blockieren könnten. Mögliche Störungen des Produktionsprozesses werden dadurch bereits im Vorfeld erkannt.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 7-8/2022. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Ausschuss ist ein Dorn im Auge eines jeden Produktionsverantwortlichen. Schon kleine Fehler während des Produktionsprozesses können die Ausschussrate  stark erhöhen. Edge Computing hilft bei der Qualitätsoptimierung: zum einen bei der automatisierten Kontrolle der aktuellen Produktqualität, zum anderen bei der Identifikation möglicher Fehlerursachen. Untersuchungen wie der S&P Global Market Intelligence Research vom August 2021 zeigen, dass folgerichtig mehr als zwei Drittel der Produktionsinfrastruktur innerhalb der nächsten zwei Jahre Edge Computing nutzen wird.

Ohne Edge wird’s eng

Durch Edge Computing ist der verstärkte Einsatz von IIoT-Anwendungen und Robotik in der Smart Factory kein schöner Wunschtraum mehr. Die Analyse- und Steuerungsmöglichkeiten vor Ort machen störende Einflüsse auf die Produktionsprozesse transparent, bevor sie sich negativ auf die Prozesskette auswirken. Sie zeigen Schwachstellen auf und liefern zugleich Informationen zum Heben von Optimierungspotenzialen. Das steigert die Produktivität und senkt die Kosten. Der daraus resultierende Wettbewerbsvorteil führt zu einem Anwendungsdruck, dem sich kein Produzent mehr entziehen kann. Edge Computing wird damit zu einem strategisch unverzichtbaren Infrastrukturwerkzeug erfolgreicher Unternehmen.

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