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12 DESIGN&ELEKTRONIK 04 2021 www designelektronik de ■ Was moderne vernetzte Systeme ausmacht Ohne solche unternehmenskritischen Edge-Systeme wird es kaum möglich sein die Funktionen zu realisieren die charakteristisch für die aktuellen elektronischen Infrastrukturen in der Industrie sind Das betrifft insbesondere die Nachrüstung bestehender Systeme die unzureichend verbunden sind und deren Daten nicht ausgewertet werden Diese Systeme müssen konsolidiert und an Netzwerke angeschlossen werden um Daten zu gewinnen zu analysieren und dies für Künstliche Intelligenz zu nutzen Bild 1 veranschaulicht die Vorstellung von »Mission Critical Edge« ■ Verteilte und zusammengeschaltete gemischtkritische virtualisierte MultiCore-Rechenknoten System der Systeme ■ Netzwerkunterstützung die traditionelle IT-Kommunikation z B Ethernet WiFi aber auch deterministische Legacy-Feldbusse umfasst in Richtung IEEE Time Sensitive Networking TSN sowie öffentliches und privates 4G 5G auch auf dem Weg zum Determinismus ■ Unterstützung der Datenverteilung innerhalb und zwischen den Knoten basierend auf Standard-Middleware Embedded-Computing Edge-Computing Bild 3 Mission-Critical-Edge bei Audi Am »Netzwerkrand« lassen sich Daten erheben die zur Verbesserung der Fertigungsqualität genutzt werden OPC UA MQTT DDS etc ebenfalls in Richtung Determinismus strebend z B OPC UA über TSN etc ■ Verteilte Knoten die aus der Ferne verwaltet werden müssen werden als virtuelle Maschinen VMs bereitgestellt Software wird in Form von Containern verteilt das Modell moderner cloudnativer Microservices Der Aufbau der Infrastruktur im Bereich der industriellen Automatisierung ist ein idealer Zielpunkt um das Paradigma unternehmenskritischer Edge-Systeme umzusetzen Missionskritisches Edge-Computing gepaart mit leistungsfähigen und skalierbaren neuen Multicore-Plattformen bildet eine einheitliche Infrastruktur die von der Maschine über die Industriehalle bis hin zum Netzwerkrand und in die Cloud reicht Dies ermöglicht eine grundlegende Entkopplung zwischen Hardware und Software Anwendungen verpackt als VM und zunehmend auch als Container können über alle Schichten dieser Infrastruktur hinweg im Lebenszyklus verwaltet und konfiguriert werden Viele schlecht verbundene fragmentierte und veraltete Subsysteme die heutige physikalische Umgebungen steuern lassen sich mittels Datenanalytik und künstlicher Intelligenz effektiv und sicher konsolidieren managen und hinsichtlich der Wertschöpfung verbessern Bild 2 zeigt wie eine Mission-CriticalEdge-Infrastruktur im Zusammenwirken mit industrieller Steuerungstechnik aussehen würde Es gibt einen verteilten Satz von Knoten einige sehr nah an der Anlage einige weit entfernt Im Endeffekt ist dies wie ein verteiltes Rechenzentrum enthält jedoch einen weitaus heterogeneren miteinander verbundenen virtualisierten Satz von Rechenressourcen die die Anwendungen dort hosten können wo und wann sie benötigt werden ■ »Mission Critical Edge« bei Audi Einen konkreten Anwendungsfall gibt es bereits in einem Audi-Fertigungswerk genauer gesagt eines für den Audi A3 Im Werk Neckarsulm stehen 2500 autonome Roboter an der Produktionslinie Jeder Roboter ist mit einem Werkzeug ausgestattet von der Klebepistole bis zum Schraubendreher und führt eine bestimmte Aufgabe aus die für die Montage eines A3 erforderlich ist Audi montiert im Werk Neckarsulm täglich bis zu ca 1000 Fahrzeuge In jedem Auto stecken 5000 Schweißnähte Um die Qualität der Schweißnähte sicherzustellen führt Audi manuelle Qualitätskontrollen durch Da es jedoch unmöglich ist jeden Tag 1000 Autos manuell zu prüfen verwendet Audi