Z računalništvom na robu od masovnih do pametnih podatkov

Z računalništvom na robu od masovnih do pametnih podatkov

Michael Heiss, glavni svetovalec za digitalizacijo pri Siemens Avstrija, na konkretnem primeru pojasnjuje, kaj računalništvo na robu je in katere prednosti in dodane vrednosti nam ponuja.

Iz revije Hi!tech 1/21, junij 2021

Za razliko od računalništva v oblaku se pri računalništvu na robu podatki obdelujejo na mestu nastanka, torej neposredno na strojih oziroma v tovarni. Podatki tako tovarne sploh ne zapustijo in tudi odzivni čas je veliko krajši. Z računalništvom na robu lahko tudi manjša podjetja za svoje kupce po celem svetu zagotavljajo storitve po nizki ceni ali uvajajo nove poslovne modele. Razlika je v tako imenovanem upravljanju naprav na robu (ang. Edge Management). Pod izrazom računalništvo v oblaku pa razumemo računalniško storitev, do katere lahko pooblaščeni uporabniki dostopajo preko interneta. Ta storitev se za razliko od računalništva na robu nahaja v računalniškem centru. Kombinacija računalništva na robu in tistega v oblaku pa izkorišča prednosti obeh svetov.

 

Poglejmo si konkreten primer. Predstavljajmo si, da proizvajalec svoje stroje prodaja po celem svetu. Svojim kupcem bi poleg običajnega enkratnega nakupa stroja rad ponudil tudi naročnino na neko storitev. Storitev, ki bi kupcu prinesla finančne in proizvodno-tehnične koristi, prodajalec pa jo lahko opravi kjer koli na svetu za ugodno ceno.

 

Kupci tega proizvajalca strojev bi se radi izognili nenačrtovanim prekinitvam delovanja strojev. V ta namen morajo pravočasno menjavati rezervne dele. Opozorilo o potrebni zamenjavi naj bi kupec prejel še pred morebitno prekinitvijo. Oziroma še bolje: kupec prejme načrt vzdrževanja, ki je prilagojen za njegov stroj, vključno s pravočasnim naročilom rezervnih delov. Tak način vzdrževanja imenujemo napovedno vzdrževanje (ang. Predictive Maintenance). Poslovna ideja je na dlani.

Rob kaj?

Angleška beseda "edge" v prevodu pomeni rob ali meja. V nasprotju s centraliziranim računalništvom v oblaku se tu računalniška zmogljivost pomakne na decentralizirani rob omrežja, kjer nastajajo surovi podatki. V primeru, ki smo ga opisali v prispevku, so to prodani stroji. In ravno tam, v bližini strojev, se izvaja analiza in obdelava podatkov.

Pri računalništvu na robu podatki ostanejo v tovarni, odzivni čas pa je veliko hitrejši.

Zakaj računalništvo na robu?

Ampak zakaj pri tem potrebujemo računalništvo na robu? Vsi podatki iz stroja bi se lahko enostavno pošiljali v centralni "oblak", kjer bi se za stranko opravil izračun rezultatov in oblikovali ustrezni sklepi. Toda ne v našem primeru, kajti da bi lahko zanesljivo ocenili dotrajanost nadomestnih delov stroja, potrebujemo 1000 izmerjenih vrednosti na sekundo za 6 kriterijev. Industrijske rešitve v oblaku pa bodisi niso tehnično primerne za te naloge bodisi bi povzročile prevelike stroške. Obenem imajo kupci proizvajalčevih strojev največ znanja o lastni proizvodnji, način, kako s kupljenimi stroji sestavljajo svoje izdelke, pa je njihova poslovna skrivnost. Iz strojev pridobljeni podatki tako večinoma vsebujejo zaupne informacije. Zato kupci ne dovolijo, da bi ti podatki zapustili njihovo tovarno.

 

Z računalništvom na robu lahko zadostimo obema pogojema. V ta namen se krmilje stroja neposredno poveže s tako imenovanim Edge Box modulom oziroma robustnim računalnikom, ki je vgrajen v stikalni omari neposredno ob stroju in zagotovi ustrezno računsko moč. Pri tem je pot prenosa podatkov zelo kratka, kar omogoča, da se v realnem času tudi več kot 6000 podatkovnih vrednosti na sekundo prenese v Edge Box, kjer sledi preračunavanje glede stanja rezervnih delov stroja. Po celem svetu porazdeljeni kupci nato v oblak naložijo samo tiste rezultate, ki ne vsebujejo poslovnih skrivnosti. Zadostuje že, če se podatki o stanju stroja v oblak prenesejo enkrat na minuto, kar pomeni, da je dovolj ena sama pametna vrednost na minuto namesto 360.000 vrednosti v 60 sekundah. Ta rezultat zadostuje za oblikovanje priporočila stranki glede vzdrževanja stroja, prav tako pa tudi izpeljavo izboljšav pri konstrukciji strojev. Masovni podatki se tako spremenijo v pametne podatke.

 

Ampak ali je vse to res novost? Dandanes lahko vsak krmilnik stroja sam opravlja potrebne izračune. Zakaj torej dodatni Edge Box modul?

 

Krmilniki strojev so zasnovani za zanesljivo izvajanje nalog krmiljenja strojev v točno določenih časovnih intervalih (npr. 8000-krat na sekundo). Ta potek je nujen za obratovanje stroja, ki ga dodatne naloge ne smejo motiti. Edge Box pa lahko izvaja visoko zapletene izračune, ne da bi pri tem obremenil ali motil krmiljenje stroja. Na njem so lahko nameščeni celo algoritmi umetne inteligence.

 

Sedaj bi se lahko vprašali: "V redu, ampak to, da si poleg stroja postavil računalnik, ki opravlja izračune, je obstajalo že prej. Kaj je tako novega pri računalništvu na robu?" Posebnost računalništva na robu je nova zasnova arhitekture programske opreme za industrijski internet stvari. Računalništvo na robu deluje po načelu kontejnerizacije, kar pomeni, da je programska oprema vgrajena v tako imenovane kontejnerje. Na ta način se ena in ista programska oprema lahko uporabi na popolnoma različnih računalniških sistemih. Torej tako v oblaku kot v Edge Box modulu. Princip je podoben kot pri tovornih kontejnerjih, kjer isti kontejner lahko prevažamo z ladjo, železnico ali s tovornjakom. In kar je še pomembneje: kontejnerji niso odvisni eden od drugega. To imenujemo obvladovanje odvisnosti (ang. Dependency Management). Tudi pri tovornih kontejnerjih velja, da če se pokvari blago v enem kontejnerju, to ne vpliva na blago v drugih kontejnerjih.

Primer uporabe računalništva na robu v pilotni tovarni smartfactory@tugraz: računalnik zazna okvaro orodja, še preden se ta pokvari.

Prava aplikacija na pravem kraju

Vrnimo se k poslovni ideji našega primera. Predpostavimo, da kupec naroči novo IT storitev za napovedno vzdrževanje. Kupec mora v ta namen na svojem Edge Box modulu namestiti ustrezno programsko opremo oziroma tako imenovano aplikacijo na robu (ang. Edge App). Kupci morajo prav tako prejeti posodobitve na novo verzijo. Nameščanje posodobitev programske oprema poteka popolnoma digitalno. Ta varna in zanesljiva porazdelitev pravilne programske opreme na posamezne Edge Box module je naloga tako imenovanega upravljanja naprav na robu (ang. Edge Management). Brez kontejnerizacije programske opreme si tega skoraj ne bi mogli zamisliti. Rešitve ponudnikov za računalništvo na robu v industrijskem okolju (npr. Siemensov Industrial Edge) zagotavljajo stalno razpoložljivost, informacijsko varnost, pogodbe o varstvu podatkov v različnih državah in številne druge prednosti.

Tudi majhna podjetja lahko ponujajo globalne storitve

Pri računalništvu na robu se podatki obdelujejo neposredno na mestu nastanka, naprej pa se posredujejo samo rezultati obdelave. Z upravljanjem naprav na robu zagotovimo, da se programska oprema porazdeli na ustrezne Edge Box module pri ustreznih kupcih. Tak način tudi majhnim podjetjem omogoča, da kupcem po celem svetu ponudijo profesionalne storitve, kot je na primer optimizacija upravljanja nadomestnih delov in vzdrževanja. Masovni podatki tako postanejo pametni podatki, občutljivi podatki pa ostanejo v tovarni kupca.