Herausforderungen der Industrie 4.0 - Cloud oder On-Premise?

Die größte Herausforderung

Wenn Sie aus einem anderen Sektor in die Industrie kommen, dann denken Sie vielleicht, dass Industrie 4.0 von einer Software- und die Integration kann schwierig sein. Theoretisch sollte der Prozess jedoch einfach sein, zumindest was die so genannten Bewölkung.

Das ist aber oft nicht der Fall. In der Industrie 4.0 wird die angemessene Infrastrukturarchitektur und nicht die Software ist die Rückgrat des Erfolgs oder Schuldigen für das Scheitern des ganzen Unterfangens.

Sie fragen sich warum? Nun, es gibt eine Reihe von relativ häufige Gründe die wir im Folgenden skizziert haben:

• Die Kunden der Industrie wollen Flexibilität in Bezug auf ihre Computersysteme und Skalierbarkeit von Cloud-Lösungen für die Datenaggregation und -analyse, d. h., sie lehnen häufig feste, einheitliche Lösungen ab.
• Fabriken haben oft keinen Zugang zu einem stabilen, schnellen und leicht verfügbaren Internetverbindung.
• Fabriken müssen arbeiten, wenn ein Netzwerk ist ausgefallenund sind daher nicht besonders scharf darauf, sich ausschließlich auf ein Internetportal zu verlassen.
• Die IT-Ausstattung in Fabriken ist wie folgt so einfach wie es nur gehtfast immer Kompromisse bei HA, Skalierbarkeit und Zugriff aus Gründen der Praktikabilität. Dies wirft echte Probleme auf, wenn es darum geht Technologie-Upgrades.

Diese Fragen führen zu teilweise widersprüchlichen Anforderungen, wenn es darum geht Nicht-Hybrid-Ansatz (entweder vor Ort oder in der Cloud):

• Nutzung der Cloud-Infrastruktur und -Dienste,
• Der Produktionsprozess in der Fabrik kann sich nicht auf sie verlassen.

In-Cloud oder On-Premises - wie lässt sich das kombinieren? Die Lösung

Der naheliegendste Ansatz ist, dass beide Vor-Ort Dienstleistungen und In-Cloud Dienstleistungen. Es kann jedoch schwierig sein, diese beiden Bereiche zu trennen.

Schauen wir uns einmal genauer an, was sie jeweils beinhalten.

Vor-Ort umfasst im Wesentlichen alles, was erforderlich ist, um die Produktion in der Fabrik ohne Unterbrechungen laufen zu lassen, während Wolke Die Dienstleistungen decken im Grunde alle anderen Aspekte ab. Dies hat zwei Aspekte:

• Fabriken benötigen viele Funktionen unseres Produkts, um die Produktion zu betreiben - dazu gehören oft auch einige Analysen,
• Unterschiedliche Kunden haben unterschiedliche Bedürfnisse und verlangen Garantien in Bezug auf das, was für die Fortsetzung des Produktionsprozesses erforderlich ist.

Das bedeutet, dass wir, wenn wir eine homogene Architektur für alle Kunden haben wollen und wissen, dass einige Fabriken einen schlechten Internetzugang haben und kann sich nicht auf die Cloud verlassen basierten Frontends und Backends, sollte alles Vor-Ort.

Es gibt jedoch Alternativen, bessere Möglichkeiten, die wir ebenfalls in Betracht ziehen können.

1. Aggregierte (für mehrere Fabriken eines bestimmten Kunden) Ansichten und Analysen nur in der Cloud.
2. Verschieben Sie den Rest der Dienste je nach Bedarf und Verfügbarkeit zwischen der Cloud und dem lokalen Standort.

Beide Optionen bieten zwar zuverlässige AlternativenSie können aber auch verschiedene Probleme aufwerfen:

• Dienste mit Persistenz,
• Die Synchronisierung des Status zwischen der Cloud und dem Standort ist eine Herausforderung, wenn das Netzwerk nicht zuverlässig ist,
• Eine homogene Infrastruktur zwischen On-Premises und Cloud ist erforderlich, damit diese Option leicht gewartet und ausgetauscht werden kann.

Homogener Aufbau der Infrastruktur

Die Cloud-Einrichtung kann auf der Grundlage der IaaC und gitOps Ansatz. In diesem Fall werden sowohl die Infrastruktur als auch die Anwendung über den Code definiert und verwaltet. Bei ANT Solutions erreichen wir dies durch Terraform, Flux und Gitlab CI/CD zur Orchestrierung von Cloud-Setup, Ressourcen, Kubernetes, Clustern und Anwendungen.

Nun fragen Sie sich vielleicht, ob wir die gleiche Einstellung On-Premises, was oft eine einzelne Bare-Metal-Installation ist. Nun, die Antwort ist ja! Die naheliegendste Lösung ist die Verwendung von Kubernetes auch für On-Premises und die Orchestrierung über dieselbe Codebase. Allerdings ist Kubernetes für On-Premises-Szenarien nicht billig zu verwalten und außerdem, Vor-Ort-Einrichtungen in der Industrie sind oft minimalmit einem oder zwei Bare-Metal-Hosts.

Glücklicherweise gibt es Tools, die dabei helfen können. Dazu gehören kleine, kostengünstige Kubernetes-Einzelknoten-Setups, die für die Edge-/On-Premises-Nutzung konzipiert sind:

• micro k8s,
• k3s

Das ermöglicht uns, die gleichen gitOps Flux-Codeunabhängig davon, wo die Anwendung eingesetzt werden soll, und dieselbe Anwendungseinrichtung über SteuerkartenDamit werden Szenarien mit doppelter Konfiguration und doppelter Einrichtung ausgeschlossen, die sowohl fehleranfällig als auch teuer sind.

Synchronisierung nach Ausfallzeiten

Der andere Aspekt, den wir unter Kontrolle haben müssen, ist die Möglichkeit, Daten zu synchronisieren zwischen Vor-Ort und die Wolke. Der Einfachheit halber lassen wir den Austausch von Anwendungszuständen außer Acht und betrachten nur die Datenerfassung aus der Fabrik, die für beide Bereiche erforderlich ist Datenseen und Anwendungen.

Das erste, was einem in den Sinn kommt, ist die Einführung von Wiederholungsversuchen und Pufferung. Dies mag jedoch problematisch erscheinen im Hinblick auf Code-Komplexität und nicht besonders zuverlässig wie eine On-Premises-Infrastruktur, da sie zu Datenverlust.

Stattdessen lautet die Antwort asynchrone Kommunikation. Wir wählen NATS die eine Reihe interessanter Funktionen bieten, die nicht nur eine asynchrone Kommunikation, sondern auch eine automatische Replikation von Daten ermöglichen.

Wann immer ein System ausfällt, Die NATS-Server synchronisieren die DatenDadurch wird der Prozess für unsere Anwendung nahtlos. On-Premises-Software kümmert sich nicht über Netzwerk ist in Betrieboder sogar über die Existenz von Cloud-Diensten, und Cloud-Dienste erhalten alle Daten, wenn sie verfügbar sind.

Das Ergebnis - Konfiguration ohne Änderungen

Alle oben genannten Punkte ermöglichen es uns, die Grundlagen für entkoppelte adaptive hybride Architektur das ermöglicht Austausch von Diensten zwischen Cloud und On-Premises mit minimalem Aufwand und ohne auf hybride Produkte von Cloud-Anbietern angewiesen zu sein. Diese Produkte binden uns in der Regel in abonnementähnliche Pläne ein und erlauben es nicht, On-Premises-Szenarien auf der Grundlage derselben Architektur miteinander zu verbinden.

Die Tatsache, dass beide Umgebungen entkoppelt und homogen sind, ermöglicht es uns außerdem frei wählen zwischen Vor-Ort-Einrichtung, Cloud-Einrichtung und hybrider Einrichtung.

Dies wiederum ermöglicht es uns als ANT, unseren Kunden immer das Beste zu bieten. Einrichtung funktioniert am besten ohne dass Änderungen an der Infrastrukturarchitektur vorgenommen werden müssen. Alle Änderungen beschränken sich ausschließlich auf die Konfiguration der Infrastruktur.

Es sollte erwähnt werden, dass wir in der Regel versuchen, unsere Kunden dazu zu ermutigen so weit wie möglich in Richtung Cloud gehenda sich dies in Bezug auf HA und Skalierbarkeit auszahlt.

Darüber hinaus macht die homogene Architektur das Testen verschiedener Szenarien in replizierbaren Umgebungen zum Kinderspiel und erhöht die Geschwindigkeit weiter, starke Reduzierung von Fehlern in der Produktion.

If you’d like to find out more about how ANT can help your company to get ahead in terms of ANT challenges, read more in our dedicated section about Cloud-Herstellung.