Was ist Edge Computing?

Wenn Sie Anwendungsingenieur*in sind oder mit der Verbesserung des Durchsatzes in einem Fertigungs- oder Logistikzentrum zu tun haben, dann ist Edge Computing eine Technologie, der Sie Ihre Aufmerksamkeit widmen sollten. Sie kann Ihnen einen besseren Einblick in den Betrieb Ihrer Anlage geben sowie schnellere und genauere Entscheidungen ermöglichen.

Da Peripheriegeräte und Sensoren, die unter dem Überbegriff Internet der Dinge (IoT) zusammengefasst werden, mehr Daten erzeugen und mehr Netzwerk- sowie Cloud-Ressourcen erfordern, ergeben sich zwei Probleme:

• Die Bandbreite ist beschränkt und die Übermittlung großer Datenmengen wird teuer
• Das Round Trip Time Delay oder die Latenz verlangsamt die Entscheidungsfindung bei zeitkritischen Abläufen

Gleichzeitig erfordern Geräte im Fertigungsbereich, einschließlich hochleistungsfähiger Smartkameras und Barcode-Lesegeräte, immer mehr integrierte Rechenleistung und erzeugen daher immer mehr Daten. Durch die Annäherung der Datenverarbeitung an die Datenerfassungsgeräte selbst – d. h. an die „Peripherie“ – können Sie die Latenz der Datenübermittlung an die Cloud und das Warten auf zurückkommende Anweisungen vermeiden, Netzengpässe reduzieren und die Zuverlässigkeit erhöhen.

Edge Computing als Teil des Fertigungsinformationssystems

Die von Sensoren generierten Daten werden üblicherweise über ein Gateway in zentrale Cloud-Anwendungen gesendet, wie zum Beispiel ein Manufacturing Execution System (MES), ein Enterprise Resource Planning System (ERP) und viele andere Branchen- und Betriebssoftwareprodukte. Mit diesen Informationen können Fabriken wertvolle Effizienzsteigerungen generieren und umsetzen. Für die Verteilung und Modellierung all dieser Daten wird viel Rechnerleistung in einem zentralen System benötigt.

Intelligente Geräte an der Produktionslinie können die Daten mit Edge Computing filtern und komprimieren, wodurch das Netzwerk entlastet wird. Gleichzeitig erhalten Kontrollingenieur*innen Echtzeit-Einblick in die Abläufe der Produktionslinie, wodurch sie die Möglichkeit erhalten, auf die Verbesserungen der Gesamtanlageneffektivität (GAE) einzuwirken.

Herausforderungen und Chancen für moderne Produktionslinien

Die heutigen komplexen Produktions- und Vertriebssysteme effizient und zuverlässig zu betreiben, ist eine schwierige Aufgabe, die seit Jahren durch die Automatisierung dieser wichtigen Fertigungsprozesse mithilfe industrieller Bildverarbeitungssysteme unterstützt wird. Der Erfolg dieser Einrichtungen wird häufig anhand des Durchsatzes gemessen. Daher bringt jede Unterbrechung der Prozessabläufe hohe Kosten und Geldstrafen mit sich. Aus diesem Grund muss schnell reagiert werden, um Probleme zu lösen und Ausfallzeiten zu minimieren, da wenige Minuten Produktionsausfälle oder verloren gegangene Lieferungen Tausende oder sogar Millionen von Dollar kosten können.
Produktionsleitern fehlen jedoch häufig die richtigen Daten zur Systemleistung, um auftretende Probleme adäquat zu diagnostizieren. Deshalb tappen sie manchmal im Dunklen, wenn Probleme auftreten. Die Leistungsüberwachungsdaten, die ihnen zur Verfügung stehen, beschränken sich häufig auf Gesamtdurchschnitte und zeigen Ihnen weder spezifische Probleme noch sich abzeichnende Trends.

Mangelnder Einblick in den Anlagenbetrieb führt zu:

• Ungeplanten Ausfallzeiten
• Zurückgestellter oder unnötiger Wartung
• Unfähigkeit zu erkennen und festzustellen, wo Ausschuss anfällt
• Nichterkennung von Ursachen für Geschwindigkeitsrückgänge und Fehler
• Unfähigkeit, die Leistung über die Zeit zu messen, zu vergleichen und zu verbessern
• Nicht erfolgter Steigerung des Durchsatzes
• Ineffektiver Kommunikation mit der Betriebsleitung

Außerdem kann die Geräteverwaltung umständlich sein, wenn die Produktionslinien hinzukommen. Ohne ein System, das auch die kleinsten Änderungen der Einstellungen nachverfolgt, sind negative Auswirkungen auf die Gesamtleistung schwerer zu diagnostizieren. Mit Edge Computing erhalten Anlageningenieur*innen mehr Informationen und Analysedaten, wodurch sie die von ihnen verwalteten Linien besser verstehen und steuern können.

Edge Computing in Aktion: Erkennung unerlaubter Änderungen an Lesegeräten

Anhand eines Beispiels einer spezifischen Edge-Computing-Anwendung können die Vorteile besser erklärt werden. Ein wichtiger Vorteil von Edge Computing ist die Möglichkeit zur einfachen Rückverfolgung, damit festgestellt werden kann, ob das Problem an der Linie oder auf Ebene des Lesegeräts liegt und ob es Ausreißer bei der Codequalität, dem Kontrast des Monitors, der Codeposition oder anderen Messgrößen gibt. Diese Art der Ursachenermittlung kann ein weit verbreitetes Fehlverhalten aufdecken.

In einer betriebsamen Fabrik mit mehreren Schichten auf mehreren Linien und mit Meldepflichten bei übermäßigen Lesefehlern oder Verzögerungen kann die Versuchung groß sein, einen Scanner, der zu Beanstandungen führt, so zu justieren, dass für diese Schicht auf dieser Linie die Lesefehlerrate unter den Grenzwert sinkt. Am nächsten Tag sieht das Maschinenbedienpersonal der ersten Schicht, dass etwas anders ist, jedoch kann es nicht genau herausfinden, welche Änderung wann vorgenommen wurde. Eine schnelle Lösung für das Problem eines Einzelnen hat zu einer deutlichen Verlangsamung insgesamt geführt.

Mit Edge Computing können die Ingenieur*innen genau sehen, welche Änderungen wann gemacht wurden und welche Auswirkungen sie haben. Der vorherige Zustand kann wiederhergestellt werden. Nach Behebung der Situation kann eine umfangreichere Analyse durchgeführt werden um zu sehen, was zu der hohen Lesefehlerrate geführt hat. Die Behebung der Ursache wird die GAE verbessern sowie die Versuchung für kurzfristige Anpassungen der Kamera in Zukunft minimieren.

Mehr Leistung für die Peripherie

Edge Computing versorgt Unternehmensanwendungen mit bereinigten und strukturierten Daten, um effiziente langfristige und anlagenweite Entscheidungen zu treffen. Es gibt Ingenieur*innen an der Linie auch die Möglichkeit, Abläufe täglich zu optimieren und zu verbessern. Laden Sie das Edge Computing Whitepaper herunter, um mehr zu erfahren.