Reunalaskennan omaksuminen - yleisiä väärinkäsityksiä
Google Trendsin tietojen mukaan reunalaskentaa koskevat verkkohaut ovat kasvaneet peräti 473 prosenttia viimeisten viiden vuoden aikana. On selvää, että reunalaskentaa halutaan ymmärtää, mutta teknologiaa ei ole vielä otettu laajalti käyttöön teollisissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa Nevzat Ertan, Sandvik Coromant-yhtiön pääarkkitehti ja digitaalisen koneistusarkkitehtuurin globaali päällikkö, selventää reunalaskentaan liittyviä väärinkäsityksiä ja esteitä valmistajien näkökulmasta sekä puoltaa reunalaskennan omaksumista.
Reunan määrittely
Aloitetaan ensin määrittelemällä reunalaskenta. Reunalaskenta ja reuna-analytiikka kuvaavat reaaliaikaisesti tietojen keräämistä, käsittelyä ja analysointia, jotka tapahtuvat laitteella — prosessin reunalla. Toisin kuin perinteiset menetelmät, jotka tyypillisesti kokoavat tietoja useista koneista keskitettyyn tietovarastoon, reunalaskenta on hajautettua laskentaa, joka tuo yhden koneen tai koneiden ryhmän laskennan ja tietojen tallennuksen lähemmäksi tietolähteitä. Tämä voi parantaa vasteaikoja ja säästää kaistanleveyttä.
Teollisessa ympäristössä analytiikan tekeminen yksittäisellä laitteella voi tuoda merkittäviä kustannus- ja resurssisäästöjä verrattuna puhtaasti pilvipohjaisella menetelmällä tehtävään tietojen käsittelyyn. Selvyyden vuoksi tämä pilvipohjainen menetelmä viittaa tietojen suoratoistoon useista laitteista yhteen keskitettyyn tietovarastoon ja tietojen analysointiin siellä.
Dataan hukkuminen
Keskitetyllä menetelmällä on kerättävä valtavia määriä dataa ja siirrettävä ne yhteen paikkaan ennen kuin niitä voidaan analysoida. Vaikka kaikkien konetietojen pitäminen keskitetyssä keskuksessa on etunsa, niiden hallinta voi olla tuskallisen vaikeaa. Tämä monimutkaisuus korostuu tiloissa, joissa on paljon koneita, varsinkin jos tiedonsiirtoprotokollat eroavat laitteittain. Valitettavasti kaikki tiedot eivät puhu samaa kieltä.
Tämä menetelmä voi myös luoda valtavan määrän operatiivista tietoa — ja oivaltavan tiedon erottaminen yksitoikkoisesta voi olla hidas ja vaivalloinen tehtävä. Suuren ja kalliin osan metallin lastuamisprosessin epätarkkuuksien havaitseminen on kriittistä tietoa, mutta esimerkiksi pienen kuljettimen energiatehokkuus prosessin lopussa ei ole yhtä arvokasta.
Reunalaskennassa operaattorit voivat sen sijaan asettaa parametreja päättääkseen, mitkä tiedot kannattaa tallentaa — joko pilveen tai paikalliselle palvelimelle — ja mitkä eivät.
Selvyyden vuoksi on kuitenkin todettava, että reunalaskenta ei korvaa pilvipohjaisia menetelmiä eikä ole itsessään teollisen esineiden internetin (IIoT) vaihtoehto; pilvipohjainen teknologia ja reunalaskenta voivat toimia yhdessä. Nämä teknologiat eivät kilpaile keskenään. Itse asiassa kumpikin helpottaa toistensa työtä. IIoT:hen liittyvät tietojenkäsittely-ympäristöt voivat olla monenlaisia; ne vaihtelevat teollisesta PC:stä (IPC) ja etäpalvelimesta yhdyskäytävään tai taustajärjestelmän infrastruktuuriin. Nämä työkalut ovat välttämättömiä reunalaskennan tukemiseksi, koska ne ovat hajautettuja pois ydinjärjestelmästä tai pilvestä. Niillä on kyky suorittaa erilaisia tehtäviä — erityisesti tehtäviä, jotka eivät edellytä analytiikkaa reunalla.
Tämän yhdistetyn mallin etuna on, että sen avulla yritykset voivat saada molempien maailmojen parhaat puolet: vähentää viivettä tekemällä päätöksiä reuna-analytiikan perusteella joillekin laitteille ja samalla koota tiedot keskitettyyn lähteeseen. Malli mahdollistaa myös datan ja muiden prosessien myöhemmän analysoinnin sekä viranomaisvaatimuksiin liittyvän tiedon keräämisen.
Reunalaskenta käytännössä
Kuten muidenkin teollisten innovaatioiden kohdalla, jotkut valmistajat pitävät reunalaskentaa pelottavana, saavuttamattomana tai ulottumattomissa. Se ei kuitenkaan voisi olla kauempana totuudesta. Reuna-analytiikan ensisijainen etu on sen skaalautuvuus. Analytiikan siirtäminen antureihin ja verkkolaitteisiin voi vähentää merkittävästi yrityksen tiedonhallintajärjestelmiin (EDM) ja analytiikkajärjestelmiin kohdistuvaa rasitusta. Lisäksi on mahdollisuus aloittaa pienestä.
Toisin kuin 2010-luvun alussa ylistetyt Smart Factory -konseptit, reunalaskennan käyttöönotto ei vaadi kokonaista järjestelmäremonttia tai investointeja useisiin koneisiin. Sen sijaan valmistajat voivat valita vain yhden laitteen, joka tarjoaa analytiikan reunalla.
Esimerkiksi Sandvik Coromant tarjoaa CoroPlus®-reunalaskentavalikoiman, jonka avulla älykkäät työkalut ja anturit voidaan ottaa käyttöön yhdessä laitteessa. Tämä on osoittautunut erityisen hyödylliseksi suurten kappaleiden avartamisessa, jossa yksikin pieni virhe voi tulla erittäin kalliiksi.
Sandvik Coromant on julkaissut Silent Tools™ Plus -työkalun koneintegroidun version, jossa on CoroPlus® Connected. Se hyödyntää lastuamisvyöhykkeellä tuotettua dataa mahdollisten ongelmien tunnistamiseen.
Tämän jälkeen voidaan käyttää automatisoituja lastuamistoimia kalliiden virheiden välttämiseksi.
Esteiden voittaminen
Kuten kaikissa teollisuusteknologioissa, reunalaskentaan liittyvät turvallisuushuolet ovat yleisiä. Itse asiassa Kollective-raportin mukaan 66 prosenttia IT-tiimeistä pitää arkkitehtuuria todellisena uhkana organisaatiolleen. Ensisijainen syy tähän huoleen? Huoli reunaturvallisuudesta.
Luonnollisesti reunalaskennan hajautettu luonne vaatii joitain muutoksia suojausmenetelmiin — varsinkin jos laitos on aiemmin luottanut perinteiseen keskitettyyn tai pilvipohjaiseen infrastruktuuriin. Reunalaskennassa data sen sijaan kulkee eri hajautettujen solmujen välillä, mikä saattaa vaatia erityisiä pilvestä riippumattomia salausmekanismeja.
Toisaalta tietojen käsittely reunalla minimoi arkaluonteisten tietojen siirron pilveen. Jotkut voisivat väittää, että tämä on turvallisempaa, mutta todellisuudessa se riippuu suojausprotokollistasi.
Tästä huolimatta haitalliset reititystiedot ja hajautetut palvelunestohyökkäykset (DDoS) ovat edelleen mahdollisia — kuten minkä tahansa internet-yhteensopivan laitteen kanssa. Ensimmäinen ja tärkein askel on hakea luottamusta ja varmuutta reunalaitteesi valmistajalta.
Esimerkiksi Sandvik Coromant on suunnitellut uuden tietoturvaperiaatteen, jotta asiakkaamme voivat olla rauhallisin mielin. Se on kehitetty tukemaan ANSI/ISA-95-standardia, joka on International Society of Automationin kansainvälinen standardi automatisoitujen rajapintojen kehittämiseksi yritys- ja ohjausjärjestelmien välille.
Parempi ymmärrys
Reunalaskentaa pidetään laajalti uraauurtavana teknologiana teollisuudessa ja laajemmissa IT-sovelluksissa. On kuitenkin olemassa useita väärinkäsityksiä, jotka on hälvennettävä ennen reunajärjestelmien käyttöönottoa teollisissa ympäristöissä.
Ensinnäkin teknologia ei korvaa IIoT:tä eikä kilpaile muiden pilvipohjaisten analytiikkamenetelmien kanssa. Itse asiassa tekniikoiden on toimittava harmonisesti, jotta valmistajat voivat hyötyä reunalaskennan todellisista eduista. Teknologia ei myöskään aiheuta suurempaa turvallisuusriskiä kuin nykyiset internet-yhteensopivat tiedonkeruumenetelmät. Suojausprotokollat saattavat yksinkertaisesti tarvita päivitystä.
On selvää, että reunalaskenta voi tarjota merkittäviä etuja valmistajille. Niitä ovat päätöksenteon viiveen vähentäminen, pilvipohjaisen tiedonkeruun optimointi ja energiansäästö, joka tarvitaan jatkuvaan datan suoratoistoon laitoksen jokaisesta laitteesta keskitettyyn keskitin.
Lisäksi reunalaskennan käyttöönotto on suoraviivaisempaa kuin monet uskovat. Valmistajien ei tarvitse uudistaa kokonaisia järjestelmiä saadakseen hyödyt. Reunasolmujen asianmukainen käyttöönotto voi tarjota useita etuja, kuten reaaliaikaisten sovellusten pienemmän viiveen, kaistanleveyden ja tallennusresurssien tehokkaamman käytön, paremman skaalautuvuuden, pienemmät energiakustannukset, parannetun ympäristötehokkuuden sekä paremmat mahdollisuudet yksityisyyden hallintaan ja tietosuojaan.
Kuten Google Trendsin tiedot osoittavat, kiinnostus reunalaskentaan kasvaa. Valmistajien on kuitenkin ymmärrettävä sen potentiaali täysin ennen investointeja.
Nevzat Ertan
Sandvik Coromant — pääarkkitehti ja globaali johtaja
Nevzatilla on laaja tausta sovelletusta matematiikasta, laskennallisista menetelmistä ja yli 35 vuoden työkokemus tieto- ja viestintätekniikan (ICT), ennakoivan tieteen sekä teknisen liiketoiminnan kehittämisen ja strategian alalta. Hän vastaa myös digitaalisen koneistusarkkitehtuurin osastosta, on digitaalisen liiketoiminnan, digitaalisen muutoksen ja teollisen esineiden internetin (IIoT) asiantuntija ja hänellä on laaja kansainvälinen kokemus eri hallitusten johtotehtävistä.
