Alle Beiträge von Lars Hohmuth

25 Jan 2017

Edge Computing: Digitalisierung bis an die Grenzen

Edge Computing beschreibt eine Datenverarbeitung am Rand des IT-Netzwerks

Während inzwischen alle Welt von den Vorzügen des Cloud Computing spricht, macht sich mit Edge oder Fog Computing mittlerweile ein neuer Trend auf, die IT-Landschaft grundlegend zu verändern. Im Gegensatz zur viel zitierten Datenwolke erfolgt die Datenverarbeitung gemäß der Definition des Fog Computing dezentral am Ort des Geschehens. Der Begriff „Fog“, auf Deutsch Nebel, stellt bewusst die Verwandtschaft zur „Cloud“ heraus, nur in unmittelbarer Nähe. Edge Computing meint im Prinzip das Gleiche; der Begriff beschreibt eine Datenverarbeitung am Rand des IT-Netzwerks. Insbesondere in Industrie 4.0 Szenarien verschieben sich die Grenzen der IT, die bisher eher im Office oder Serverraum lagen, zusehends in produktionsnahe Bereiche. Lokal und dezentral am Entstehungsort der Daten also, nicht in klimatisierten Datenzentren.

Dezentrale Datenverarbeitung am Netzwerkrand

Die Vorteile dieser dezentralen Datenverarbeitung liegen auf der Hand: Vor allem durch Industrie 4.0 und Internet der Dinge, also durch die Vernetzung von immer mehr Endgeräten, Steuerungsanlagen und Maschinen, entstehen immer größere Datenberge, die nur mit enorm schnellen und dementsprechend teuren Datenverbindungen reibungslos übertragen werden können. Fog Computing bietet demgegenüber die Möglichkeit, die grundlegende Datenverarbeitung dezentral vor Ort durchzuführen und nur noch die Ergebnisse dieser Berechnungen an zentrale Cloud-Provider weiterzuleiten. In der Folge sinkt die Menge der zu übertragenden Daten teils erheblich. Die verringerte Datenmenge sorgt zudem für eine kleinere Angriffsfläche und kann zum Beispiel bei industriellen Steuerungsanlagen zu einer wesentlich geringeren Latenz führen, weil die Datenübertragung lediglich mit lokalen Rechenkapazitäten in der Nähe erfolgt und so das eigene Netzwerk nicht verlässt. Zusätzlich können auch Compliance-Gründe für Edge Computing sprechen, weil der lokale Speicherort der Rohdaten Vorteile bei Datensicherheit und Datenschutz verspricht.

Geeignete Geräte für Edge Computing Anwendungen

Kleine flexible Recheneinheiten sind für Edge Computing gefordert, die im rauem Umfeld zuverlässig arbeiten, unterschiedliche Protokolle sprechen und darüber hinaus Daten verarbeiten können.

In der traditionellen Produktionswelt konzentrierte sich Datenverarbeitung eher auf autarke Anwendung einzelner Maschinen oder Anlagen. Die Digitale Transformation in Industrieunternehmen zielt jedoch auf eine allumfassenden Vernetzung prinzipiell aller „Dinge“ ab – Industrial Internet of Things, kurz IIoT heißt das Zauberwort. Einfache IoT Gateways stellen in der Regel nur die Kommunikation mit Cloud Providern ohne Speicherung oder Analyse der Daten sicher. Traditionelle Industrie-PCs sind für solche Anwendungen in vielen Fällen wiederum überdimensioniert, in Bezug auf Leistung, Größe als auch Kosten. Kleine flexible Recheneinheiten sind also gefordert, die im rauem Umfeld zuverlässig arbeiten, unterschiedliche Protokolle sprechen und darüber hinaus Daten verarbeiten können. Auf der MICA beispielsweise können Datenbank-Programme und Protokolle wie Apps installiert und miteinander verknüpft werden. Dadurch lassen sich schnell und flexibel Daten vor Ort auslesen und verarbeiten. Da das Gerät für die Schutzart IP67 ausgelegt ist, ist der Schritt vom Prototyping zum langfristigen Einsatz an Maschinen problemlos.

 

Das Beste aus beiden Welten

Synergieeffekte ergeben sich schließlich durch die hohe Skalierbarkeit und Verfügbarkeit der Cloud, die einerseits bei Kapazitätsengpässen der lokalen IT-Ressourcen und andererseits als Fallback-Lösung zum Einsatz kommen kann. Zudem bietet sie einen zentralen Speicherort, an dem die Ergebnisse der zuvor an unterschiedlichen lokalen Standorten verarbeiteten Rohdaten gesammelt zur Verfügung gestellt werden können.

Zusätzlich bieten Cloud-Provider weiterverarbeitende Dienste wie Machine Learning oder Big Data Analytics an, die dezentral nur schwer abzubilden sind und über zentralen Cloud-Speicher Zugang zu den gesammelten Daten erhalten. Für solche Anwendungen bietet das MICA.network entsprechende Lösungen für die MICA an. Damit wird die Brücke geschlagen zwischen Fog bzw. Edge Computing und der Cloud.

Datenverarbeitung in der Wolke oder im Nebel – vor dieser Frage dürften zukünftig immer mehr IT-Entscheider stehen. Langfristig wird dabei kaum mehr ein Weg an einer Kombination aus beidem vorbeiführen.

 

16 Jan 2017

Cloud Computing im Mittelstand – Daten vom Winde verweht?

Lange hat der deutsche Mittelstand mit Cloud Computing gehadert. Doch so langsam bröckelt die Phalanx des Wiederstands auch bei kleinen und mittelständischen Unternehmen. Tatsächlich erkennen immer mehr Entscheider, dass der Einsatz von Cloud-Computing eine Reihe von großen Einsparungen ermöglichen kann. Und, viele Ansprüche von Kunden als auch Mitarbeitern (Stichwort Arbeit 4.0) sind ohne Services aus der Cloud nicht denkbar. Die Datensicherheit bleibt jedoch nach wie vor ein Dauerthema – und das ist auch gut so.

Daten in der Wolke – vom Winde verweht?

Auf Deutsch bedeutet der Begriff in etwa „Datenverarbeitung in der Wolke“. Gemeint ist damit eine nicht-lokale Verarbeitung von Daten – Hardware und Software sind nicht notwendigerweise lokal im Unternehmen vorhanden (On Premise oder Private Cloud genannt), sondern werden von Dienstleistern über das Internet zur Verfügung gestellt, aus Datenzentren heraus, die praktisch überall sein können. Vielleicht ist es der Begriff, der vielen Verantwortlichen Unbehagen bereitet. Sind die Unternehmensdaten in der Cloud sicher oder „vom Winde verweht“?

Cloud Computing oder On Premise?

Die Leistungen von Cloud-Computing Anbietern sind im Hinblick auf Speicherkapazitäten, Performance und Sicherheit in der Regel kostengünstiger als die Vorhaltung eigener entsprechender Hardware nebst dazugehörigem Fachpersonal. Und genau hier liegt auch ein großer Vorteil für KMUs, sich keine kostspieligen Serverräume und IT-Spezialisten leisten zu müssen. Insbesondere die Fähigkeit zur Analyse großer Datenmengen (Big Data) in hoher Geschwindigkeit ist von lokaler IT-Kompetenz oftmals nicht zu vertretbaren Betriebskosten zu bewerkstelligen. Zudem wird Software zunehmend als Dienstleitung aus der Cloud heraus (Software-as-a-Service, abgekürzt „SaaS“) genutzt. Mitunter teure Programme müssen also nicht zwingend erworben und installiert werden. Sollen mehrere Standorte miteinander vernetzt und mit identischer Software versorgt werden, ist Cloud Computing gegenüber On-Premise ebenfalls im Vorteil. Gleiches gilt für die Bereitstellung von Betriebsinformationen auf mobilen Geräten. Viele solcher Anwendungen sind bereits von MICA.network Partnern verfügbar.

 

Big Data in der Industrie: Die Nadel im Heuhaufen finden

Das Bild zeigt in einem Dashboard zwei Graphen von Klimadaten (Temperatur, Luftfeuchte) über die Zeit.
Umgebungsdaten (im Bild Klimadaten) mit Auftrags- und Maschinendaten zusammenbringen

Ein typisches Cloud Computing Szenario in produzierenden Unternehmen ist die kontextbasierte Informationsdarstellung: Mitarbeiter aus der Produktion oder dem Service erhalten gezielt jene Informationen, die aktuell benötigt werden – automatisiert und idealerweise auf mobilen Endgeräten (Tablet, Smartphone, Smartwatch). Hierfür müssen die erforderlichen Informationen gleichermaßen aus Echtzeit- und historischen Daten zusammengestellt und analysiert werden. Echtzeitdaten werden unter anderem mithilfe vorhandener oder neu installierter Sensoren ermittelt. Beispielsweise erfassen Temperatursensoren die Umgebungsbedingungen von Maschinen. Unter Einbezug der historischen Daten führen Cloud-Dienste anschließend eigenständig Analysen durch und ziehen dadurch Rückschlüsse auf mögliche, zukünftige Ereignisse wie Störungen oder Risiken – im Bezug auf Maschinentemperaturen. Dadurch kann Maschinenverschleiß bereits frühzeitig anhand des abweichenden Temperaturen erkannt werden. Diese zusätzlichen Informationen werden über Benachrichtigungen oder Dashboards eindeutig und frühzeitig kommuniziert um Reparaturen oder Austausch einzuplanen. Dadurch werden Produktionsausfälle sowie Verzögerungen vermieden, sodass diese erheblichen Kosten- und Risikostellen nicht länger unerwartet auftreten können.

 

IoT Gateways: Daten vom Sensor in die Cloud

Condition Monitoring System
Condition Monitoring System

Geräte in der Automatisierungs-Pyramide, angefangen bei autarken Sensoren und Steuerungen, sind in der Regel nicht dafür ausgelegt, Daten in die Cloud zur übertragen. Dafür werden so genannte IoT Gateways eingesetzt. Sehr gut geeignet für diese Aufgabe sind kleine Industrie-PCs wie die MICA von HARTING, die im Hinblick auf Leistung, Konnektivität und Return-on-Investment (ROI) für diese spezielle Aufgabe ausgelegt sind. MICA als IoT Gateway sammelt Sensordaten oder greift die Daten zum Beispiel aus der SPS ab, wandelt diese ggf. in ein interpretierbares Datenformat wie OPC-UA um und übermittelt mittels eines installierten Cloud Connectors die Daten in die „Wolke“. Durch die Container-Architektur der MICA können dabei Connectoren verschiedenster Cloud-Anbieter wie Apps problemlos installiert werden. Bereits realisiert oder zertifiziert sind Anwendungen mit bekannten Cloud-Anbietern Dimension Data, IBM Bluemix, Microsoft Azure und SAP Hana.

 

Datensicherheit bei Cloud Computing

Vielen Firmen liegt verständlicherweise das Thema Datensicherheit sehr am Herzen. Gemeint ist sowohl der Schutz vor fremden Zugriffen (Hacker) als auch die unbefugte Verwendung der Daten durch den Infrastrukturbetreiber. Dafür bieten sich VPN (Virtuelles Privates Netzwerk) Verbindungen zwischen den IoT Gateways und der Cloud oder sogar der Endanwendung an.  Diese müssen jedoch einfach bedienbar und mit standardisierter Hardware und üblichen Kommunikationswegen betreibbar sein.

Ein weiterer Aspekt ist die garantierte Datensicherheit beim Cloud-Service. Die Befürchtung ist, ob ein internationaler Anbieter, der sich in einem Land befindet, das weniger strenge Anforderungen an den Datenschutz richtet, dieses große Bedürfnis deutscher Unternehmen bedienen kann. Unternehmer müssen jedoch trotz umfassendem Datenschutz keinen Nachteil gegenüber Konkurrenten befürchten. Die Lösungen und Beispiele für effektives Cloud-Computing aus Deutschland können sich im internationalen Vergleich problemlos gegen Konkurrenzprodukte behaupten. Internationale Anbieter wie Microsoft haben ebenfalls darauf reagiert und bieten mittlerweile Cloud Server auf deutschem oder europäischem Boden und berücksichtigen entsprechende Datenschutzbestimmungen.

Eine gutes Basiswissen zum Thema Cloud Security bietet das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (www.bsi.bund.de). In dem Dossier „Anwender Professionals“ finden sich viele Hinweise zu Themen wie Sicherheitsprofile, Notfallmanagement, Zertifizierungen und Service-Level-Agreement.