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Edge Computing und Smart-Sensoren für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) - Teil 2

Edge Computing und Smart-Sensoren für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) - Teil 2

Smart-Sensoren sind ein wichtiger Bestandteil von Edge-Systemen und verbessern die Produktion durch vielfältige Fähigkeiten. Moderne Sensoren unterstützen das IIoT auf verschiedene Arten:

Kompakte Form

Mittlerweile erfordern Produktionssysteme immer kleinere und autonomere Edge-Geräte (d.h. smart), die über längere Zeiträume und unter kontinuierlicher Verwendung im Netzwerk-Perimeter laufen können, wo Diagnose- und Überwachungsressourcen knapp sind. Mit Blick auf die Hardware erhöhen kompakte Smart-Sensoren die Systemintegration und Gerätenutzung – beides ist für die Bereitstellung von Edgesystemen von Vorteil.

Netzwerkverbindung

Neben einer kompakten Form und Robustheit, müssen Edge-Geräte netzwerkfähig sein. Smart-Sensoren erfüllen diese Anforderungen durch eine eigene IP-Adresse und die Unterstützung von Netzwerk-Kommunikationsprotokollen. Diese ermöglichen eine direkte Kommunikation mit Produktionsausrüstung wie Robotern und SPS oder für die Übertragung von Messdaten an die Produktionsdatenbank.

Software

Die Konfiguration und Wartung vieler Produktionssysteme, die intelligente Sensortechnologien nutzen, kann zu Problemen beim Netzwerkmanagement führen. Deshalb müssen beim Edge Computing alle Geräte in einem Netzwerk gleich behandelt werden – idealerweise als vollautomatischen Prozess, der mit integrierter Software gesteuert wird.

In einem smarten Netzwerk kann das Edge-Gerät (in diesem Fall ein Sensor) nicht nur Daten erfassen, sondern auch verarbeiten und Kontrollentscheidungen an die Produktionsausrüstung ausgeben – ohne das die Daten zuerst an eine zentrale Anlaufstelle oder einen lokalen Computer gesendet werden müssen. Mit der Software können Smart-Sensoren die Verarbeitung und das Speichern von Daten im Sensor selbst vornehmen, so dass ausgewählte Anwendungen lokal und in hoher Geschwindigkeit laufen können.

Verteilte und skalierbare Netzwerkarchitektur

Edge Computing basiert auf der nahtlosen Zusammenarbeit verschiedener Geräte. Statt einem zentralisierten Controller, handelt es sich nun um eine Sammlung von Geräten, die unabhängig agieren und dennoch kooperativ kommunizieren.

Smarte Sensor-Netzwerke stützen sich auf eine verteilte Netzwerkarchitektur (Abb. 1). Somit erleichtert so ein Netzwerk die Skalierbarkeit und befähigt Prozessingenieure, spezifische Mess- und Steuerungslösungen für jede Fertigungszelle zu entwickeln. Anwendungen werden mithilfe von "Codeausschnitten" implementiert, die Edge-Geräte sicher ausführen können und eine minimale Interaktion mit koordinierenden Elementen erfordern. Dadurch können unnötige oder unerwünschte Uploads auf Server in zentralen Rechenzentren vermieden werden.

Edge-Geräte agieren
Abb. 1 Edge-Geräte agieren unabhängig und sind gleichzeitig Teil eines Netzwerks

 

Sicherheit und Privatsphäre

In der modernen Produktion besteht die Gefahr, dass geschützte Informationen leicht über jedes angeschlossene Gerät oder das Netzwerk selbst verbreitet werden. Folglich machen sich Hersteller immer mehr Sorgen über das Expositionsrisiko ihrer geschützten Daten.

Zusätzlich zu den technischen Herausforderungen, die durch eine Vielzahl an Geräten in der Produktion entstehen, gibt es auch eine weitere Nachfrage nach Smart-Sensoren, die solche Sicherheitsrisiken minimieren. Diesem Bedarf kann durch verschiedene Maßnahmen wie  z.B. Nutzerprofile (z.B. Techniker oder Administrator), verschlüsselte Firmware und Einstellungen sowie sichere Protokolle zum Austausch von Daten mit dem Cloud-Speicher genüge getan werden.

Schlussfolgerung

Edge Computing verbessert die Reaktionszeit und reduziert die Latenzzeit auf Millisekunden, bei gleichzeitiger Minimierung der Netzwerkbandbreite.

In der Kombination mit Cloud Computing und unterstützt von Smart-Sensoren, können diese Edge-Systeme die industrielle Systemleistung maßgeblich beeinflussen und die Produktivität sowie Profitabilität für Hersteller steigern.


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