HPE, Intel und Microsoft präsentieren Distributed Industrial Cloud

Industrie 4.0 bezeichnet den Übergang von starren zu dynamischen und autonom organisierten Wertschöpfungsketten. Die Grundlage dafür ist Interoperabilität, die laut einem Positionspapier der Plattform Industrie 4.0 durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet ist: Integrierbarkeit aller Assets, Dezentralität, Einsatz von künstlicher Intelligenz und Offenheit. Allerdings gehört laut einer Studie von MHP und der LMU München gerade die mangelnde Interoperabilität zu den größten Hindernissen von Industrie 4.0: Fehlende Integration und Datensilos verhindern demnach einen durchgängigen Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette.

Industrial Service Bus verbindet Maschinen, Applikationen und Standorte

Um Firmen bei der Lösung dieses Problems zu helfen, haben HPE, Intel und Microsoft ihre Industrie-4.0-Technologien zu einer Edge-to-Cloud-Lösung integriert und bieten diese unter dem Namen Distributed Industrial Cloud inklusive Dienstleistungen an. Das Herzstück der Architektur ist ein Industrial Service Bus (ISB), der zusammen mit Produktionsunternehmen als quelloffene Software entwickelt wurde. "Der ISB vermeidet Datensilos, Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und die daraus resultierenden Spaghetti-Architekturen – stattdessen bietet er eine durchgängige Kommunikationsarchitektur, die Maschinen, Systeme und Applikationen über Standorte und Clouds hinweg verbindet", heißt es von Unternehmensseite. 

„Oft wird Standardisierung als Voraussetzung für Interoperabilität in der Industrie 4.0 bezeichnet – in der Realität sind Fertigungsumgebungen aber nach wie vor weitgehend heterogen“, sagt Florian Dörr, Leiter der Edge Practice in der DACH-Region bei Hewlett Packard Enterprise. „Unser Ansatz hilft Firmen, ihre Industrie-4.0-Ziele auch unter diesen Bedingungen zu erreichen. Durch die Offenheit der Architektur können künftige Standards problemlos eingebunden werden.“

Technologieneutrale Any-to-any-Kommunikation

Der Industrial Service Bus (ISB) wird als eine quelloffene nachrichtenorientierte Middleware angegeben, die mit einem Publish-Subscribe-Protokoll arbeitet. Jede Maschine und jede Applikation kann über den ISB Datendienste veröffentlichen, die von anderen Maschinen und Applikationen abonniert werden. Das können zum Beispiel Sensordaten sein, Abweichungen von Soll-Werten oder die Ergebnisse der Verarbeitung solcher Daten, etwa aus MES- oder IoT-Applikationen.

Der ISB kann sowohl für den lokalen als auch für den globalen Datenaustausch genutzt werden. Als Beispiel wird eine Produktionsstraße für Schokoriegel genannt: Hier kann zum Beispiel Maschine B von der vorgelagerten Maschine A die Abweichungen vom Soll-Gewicht abonnieren, sodass es bei Bedarf mehr oder weniger Schokomasse auftragen kann, um Ausschuss zu vermeiden. Oder eine Deep-Learning-Applikation in der Public Cloud abonniert Sensordaten von weltweit verteilten Produktionsmaschinen, um die Parameter seines neuronalen Netzes zu optimieren.

Der ISB beruht auf einer Microservices-Architektur und ist mit der Distributed Application Runtime (Dapr) implementiert, einer quelloffenen ereignisgesteuerten Laufzeitumgebung. Maschinen und Applikationen kommunizieren mit Dapr – Dapr wiederum regelt die Kommunikation mit der Technologie, über die der Datenaustausch abgewickelt wird, etwa nats.io, RabbitMQ oder Kafka. Dadurch ist der ISB technologieunabhängig, fügt sich in bestehende Messaging-, Streaming- und Protokoll-Umgebungen ein, und diese können mit relativ geringem Aufwand ausgetauscht werden.

Die Hard- und Softwarekomponenten

Außer dem ISB umfasst die Distributed Industrial Cloud unter anderem die folgenden Technologien und Plattformen, mit denen sich eine komplette Edge-to-Cloud-Umgebung für Industrie 4.0 einrichten lässt:

• HPE Edgeline EL300 Converged Edge System – ein edgeoptimiertes System, das die physische OT-IT-Schnittstelle bildet. Es kann sowohl für die Echtzeit-Datenanalyse vor Ort als auch für den Datentransfer in die Cloud genutzt werden. Das System beherrscht die bidirektionale Steuerung und Kommunikation mit industriellen Systemen, etwa über High Speed Digital Input/Output, CAN-Bus, Modbus oder Profinet.
• HPE Edgeline OT Link Plattform – verfügt über eine Workflow-Engine, mit der das Zusammenspiel von industriellen Netzen, Steuerungen und Daten mit Treibern, Middleware und IT-Anwendungen über eine grafische Benutzeroberfläche orchestriert und automatisiert werden kann. Gleichzeitig ermöglicht OT Link den Betrieb von Container-Anwendungen direkt am Edge. Dabei erfolgt die zentrale Administration der verteilten Infrastruktur mit dem Edgeline Workload Orchestrator.
• Intel OpenVINO – ein kostenloses Toolkit für die schnelle Entwicklung von Anwendungen für das maschinelle Sehen mit Deep Learning. Es ermöglicht Deep Learning auf der Basis von Hardwarebeschleunigern und auf verschiedenen Intel®-Plattformen. Es beinhaltet das Intel® Deep Learning Deployment Toolkit mit einem Model Optimizer und einer Inference Engine sowie optimierten Computer-Vision-Bibliotheken und -Funktionen für OpenCV und OpenVX. Damit unterstützt OpenVino das gesamte Spektrum von Bilderkennungslösungen.
• Microsoft Azure und Microsoft Azure Stack – eine große Sammlung von Diensten, zum Beispiel PaaS- (Platform as a Service), IaaS- (Infrastructure-as-a-Service) und verwaltete Datenbankdienste, die in der Public Cloud (Azure), Hybrid oder Private Cloud (Azure Stack) betrieben werden können. Damit können Produktionsunternehmen ihre Dienste dort betreiben, wo ihre technischen, regulatorischen oder organisatorischen Kriterien am besten erfüllt werden.
• Hard- und Software-basierte Sicherheitsfunktionen von HPE, Intel und Microsoft – etwa hardwarebasierte Kryptographie, manipulationsresistente Daten, Zero-Trust-Netzwerksicherheit und User and Entity Behavior Analytics

Die Distributed Industrial Cloud ist ab sofort in Deutschland, Österreich und der Schweiz von HPE erhältlich, auch im As-a-Service-Modell über HPE Greenlake. Für den schnellen Einstieg bietet HPE ein Fast-Start-Paket an, das die für eine Erstinstallation erforderliche Software, Hardware und Services umfasst.