Regional Edge Cloud

Für die geteilte Produktion der Industrie 4.0 (Shared Production) ist die Digitalisierung der Produktion Voraussetzung. Dazu sind hochsichere und hochverfügbare IT-Infrastrukturen und Vernetzungen als Grundlage nötig. PFALZKOM stellt die sichere Vernetzung, die sicheren Datenräume und die Regional Edge Cloud zur Verfügung.

Regional Edge Cloud – Definition

Die Regional Edge Cloud stellt Rechenkapazität über dedizierte Verbindungen zur Verfügung. Die Feldebene (im Production Level 4 Umfeld) ist kontrolliert und direkt per Glasfaser an lokale Rechenzentren mit hoher Rechenleistung angebunden. Schnelle Übertragungswege mit geringen Latenzen sind damit gewährleistet. Dort lassen sich sichere Datenräume umsetzen.

Innerhalb der Industrial Edge Cloud ist die Regional Edge Cloud eine optionale Ebene (tier), die weitaus geringere Latenzen zur Anwendung als die zentralisierte Cloud hat. Mittels dedizierter Verbindung kann zusätzlich weiche Echtzeitfähigkeit erreicht werden.

Abbildung Merkmale Edge Cloud Instanzen
Merkmale und Anforderungen von Edge Cloud Instanzen. Quelle: Smart Factory KL

Industrial Edge Cloud – Definition

Eine Industrial Edge Cloud verfügt über direkten oder indirekten Zugriff auf die Feldebene, was u.a. durch industriespezifische IT-Technologien wie Echtzeitbetriebssysteme (real-time operating system) und Time-Sensitive Networking (TSN) unterstützt wird. Sie stellt eine skalierbare, verteilte und ggf. ausfallsichere Rechenleistung zur Verfügung, die von einem oder mehreren Edge Nodes bereitgestellt wird. Die Funktionalität der Industrial Edge Cloud ist auch ohne Internetverbindung gewährleistet und kann mit der gleichen Cloud-Technologie aufgebaut werden. Es handelt sich um einen Spezialfall der Private Cloud und wird auf dem Betriebsgelände des Unternehmens betrieben (onsite).

Sichere Vernetzung, sichere Datenräume

PFALZKOM bietet mit dem eigenen Glasfasernetz performante, schnelle und sichere Vernetzungen an, die flexibel auf Anforderungen angepasst werden können und kurzfristig skalierbar sind. In den hochverfügbaren PFALZKOM Rechenzentren sind die Voraussetzungen für sichere Datenräume gegeben.  Regionale Edge Clouds werden darin betrieben und verfügbar gemacht. Zu der Sicherheit der Datenräume gehören alle Grundlagen für den Betrieb der hochsicheren, hochverfügbaren tier 4 zertifizierten Rechenzentren, sowie die Zugriffssicherheit auf die angebundenen Ressourcen, Assets und Datenaustauschkanäle.

Abbildung Datenaustauschkanäle
Mögliche Positionierung und Datenaustauschkanäle von Komponenten im Edge Computing-Stack. Quelle: Smart Factory KL

Shared Production – Use Case

Die Vision der industriellen Produktion 4.0 ist die jetzt schon verteilte Produktion (Shared Production) digital zu verbinden, zu monitoren und zu steuern. Für jeden Auftrag ergeben sich neue Wertschöpfungsnetzwerke, bestehend aus unterschiedlichen Unternehmen, die sich zur Laufzeit zusammensetzen können und über entsprechende Plattformen orchestriert werden. Die Vernetzung soll dabei über das Datenökosystem Gaia-X erfolgen. Eine Besonderheit der Shared Production ist die Vernetzung des Unternehmens bis auf Maschinenebene. Dies erfordert zusätzliche Sicherheitsanforderungen an die IT-Systeme und Absicherung des Maschinenparks.

Smart Factory KL – Use Case

Für die Umsetzung dieser Vision und das Aufzeigen der möglichen Konzepte nutzt die SmartFactory-KL ihr eigenes Produktionsnetzwerk, ihr Demonstrator Ökosystem, bestehend aus vier Produktionsinseln. In dieser modularen Produktionsumgebung wird ein Modell-LKW aus Noppensteinen gefertigt. -> weiter zu Smart Factory – Use Case

Bild LKW
LKW Quelle: Smart Factory KL

GAIA-X und der Datenraum

Gaia-X ist eine europäische Initiative, die darauf abzielt, ein gemeinsames Verständnis von souveränem Datenaustausch und ein Ökosystem von Diensten zu schaffen, welches den Teilnehmern ermöglicht, Daten auf sichere und autonome Weise zu verwalten und zu transferieren. Dabei liegt der Fokus auf der Definition gemeinsamer Regeln, Anforderungen und Prinzipien durch die Gaia-X AISBL, die Dachorganisation der Initiative.

Die Prinzipien sind darauf ausgelegt, europäische Standards durch eine digitale Infrastruktur zu repräsentieren. Im Gegensatz zu den bestehenden Infrastrukturen legt Gaia-X großen Wert auf die digitale Souveränität der gemeinsam genutzten Daten.

Use Case – GAIA-X Smart Factory

Der gezeigte Use Case der Shared Production beschreibt eine zur Laufzeit
rekonfigurierbare Lieferkette in einer Föderation von vertrauenswürdigen
Partnern, die dynamisch Fertigungsdienstleistungen zur Verfügung
stellen.

Grafik GAIA-X
GAIA-X Datenraum.Quelle: Smart Factory KL

Titelbild Industrial Edge ClludDas Whitepaper der SmartFactory KL Initiative wurde im atp Magazin 04/2022 „Industrial Edge Cloud für die Smart Factory” -Sonderdruck veröffentlicht.
Dieses kann auch  direkt auf der Downloadseite der Smart Factory KL heruntergeladen werden.
Die Autoren sind: Volkan Gezer, Carsten Harms, Carsten Brüggemann, Michael Pfeifer, Andreas Michael, Simon Althoff, Runge,  Keran Sivalingam,  Martin Ruskowski