Cloud Computing für Hersteller: Ein praktischer Leitfaden

Aktualisiert: 21. Januar 2021

 

Hier ist, was wir in diesem ausführlichen Artikel über Cloud Computing in der Fertigung behandeln:

• Einführung in Cloud Computing in der Fertigung
• Was ist Cloud Computing?
• Was ist eine Cloud-Computing-Plattform?
• Vorteile und Use Cases der Cloud in der Fertigung
• Die Beziehung zwischen Edge und Cloud
• Wie sich die Konnektivitätslandschaft in der Fertigung wandelt

 

Einführung in Cloud Computing in der Fertigung

Cloud Computing festigt seine Präsenz in der Fertigung, da Hersteller und OEMs zunehmend auf Daten zur Entscheidungsfindung setzen. Datenerfassung selbst ist auf dem Shopfloor eher Erwartung als Ausnahme geworden. Zwischen IoT-vernetzten Industriemaschinen, Bedieneroberflächen, Lieferantendaten, Bedarfsprognosen und zahlreichen weiteren Datenströmen sehen sich viele Unternehmen mit mehr Daten konfrontiert, als sie nutzen können. Selbst Best-in-Class-Unternehmen nutzen durchschnittlich nur etwa 50 % der Daten für Entscheidungen, Nachzügler nur 30 %.

Ein Hauptbegrenzer für die Nutzung gesammelter Daten war die enorme Rechenleistung, die nötig ist, um aus solchen riesigen Datenmengen Bedeutung abzuleiten. Viele Unternehmen, die Datenerfassungsgeräte installiert hatten, starteten ihre Analytics-Reise mit internen Data Scientists auf internen Maschinen, wurden aber schnell überfordert. Datenspeicherung, Backups, Offsite-Backups, Datensicherheit, dazu die Hardware für effektives und schnelles Machine Learning – all das summiert sich schnell, sowohl zeitlich als auch finanziell.

Hier glänzt die Cloud. Sie bietet praktisch unbegrenzten Speicher zu einem Bruchteil der Kosten von Inhouse-Speicher. Entgegen einer (inzwischen bröckelnden) landläufigen Meinung sind Daten bei einem seriösen Cloud-Anbieter sicherer vor Schaden als auf einem internen Server. Da dies ein Kernbestandteil ihres Geschäftsmodells ist – kein Zusatz oder Nebenaspekt wie bei den meisten Unternehmen, die Inhouse-Speicher in Betracht ziehen –, verfügen Cloud-Plattformen tendenziell über raffiniertere Speicher und tiefere Schutzmaßnahmen, als sie die meisten Unternehmen vor Ort erreichen könnten. Cloud-Anbieter verpflichten sich zu einem bestimmten Sicherheitsniveau, bleiben über bekannte Sicherheitsrisiken auf dem Laufenden und viele können Unternehmen gegen die Möglichkeit eines Datenschutzverstoßes versichern. In puncto physischer Sicherheit halten Cloud-Anbieter höhere Redundanz vor (einschließlich Offsite-Kopien an einem anderen Standort für den Fall von Feuer, Flut oder anderen Natur- oder Menschen verursachten Katastrophen), sodass das Risiko von Datenverlust deutlich reduziert ist.

Was die Rechenleistung angeht, ermöglicht das Teilen von Hardwareressourcen über die Cloud Unternehmen exponentiell mehr Rechenleistung pro Dollar als Inhouse-Maschinen. Hersteller erhalten Zugang zu extrem teurer Hardware, indem sie Ressourcen mit anderen über das Internet teilen. Dies erlaubt tiefe Analysen und den Einsatz komplexer Machine-Learning-Techniken auf riesigen Datenmengen, ohne Entscheidungsfindung durch langsame Hardware auszubremsen. Cloud Computing kostet allgemein Pfennigbeträge im Vergleich zum Kauf (und der Wartung) von Inhouse-Geräten bei deutlich höherer Verfügbarkeit und Benutzerfreundlichkeit.

Für all diese Vorteile, die wir später tiefer behandeln, bleibt eine wichtige Frage: Was ist die Cloud? Die Frage geistert noch immer in den Köpfen vieler, die vielleicht eine vage Vorstellung haben, aber keine klare Definition gesehen haben. Lassen Sie uns genau definieren, was die Cloud bedeutet, besonders im Fertigungskontext.

 

Was ist Cloud Computing?

Cloud Computing ist ein Weg, Computerressourcen bedarfsgerecht zu nutzen, ohne diese aktiv verwalten zu müssen. Der Zugriff erfolgt meist über das Internet. Die verfügbaren Ressourcen umfassen Rechenleistung und Datenspeicher. Es ist wie nahezu unbegrenzte Festplatten, GPUs und CPUs, die alle gewartet und aktuell sind, zu einem niedrigen Preis, von fast überall zugänglich, mit besserer Sicherheit und Verfügbarkeit als lokale Maschinen – ohne zusätzliche IT-Mitarbeiter einstellen, Geräte kaufen oder Infrastruktur ändern zu müssen, wenn das Unternehmen wächst.

Einfach ausgedrückt: Cloud Computing bedeutet, Zugriff auf erstklassige Computerressourcen zu vernünftigen Kosten zu erhalten. Das Geschäftsmodell funktioniert für Cloud-Anbieter, weil sie steigenden ROI auf ihre High-Tech-Angebote erzielen, je mehr Menschen sie effektiv bedienen. Im Grunde gewinnen alle.

Cloud Computing funktioniert gut neben Edge Computing. Die Cloud kann hochfrequente Daten aufnehmen und langfristig speichern – weit mehr als vor Ort realistisch machbar. Sie ermöglicht dann tiefe Analysen dieser Daten, die für Edge-Szenarien zu ressourcenintensiv wären. Die Kombination beider Technologien ermöglicht datengetriebene Echtzeitentscheidungen sowie langfristige strategische Analysen und Entscheidungsfindung.

Um Edge Computing zu verstehen, hilft es, eine IoT-Lösung als allgemein drei Komponenten umfassend zu betrachten:

• Things wie IoT-Geräte, die Sensordaten erzeugen.
• Insights, die Sie aus diesen Daten extrahieren.
• Actions, die Sie basierend auf diesen Insights ausführen, um Wert zu schaffen.

Mit Cloud Computing verlagern Sie die Insights- und Actions-Komponenten aus der Fertigungsstätte in leistungsstärkere Hardware an einem anderen Ort, meist via Internet, manchmal via Satellit oder anderen Übertragungswegen. Anders ausgedrückt: Sie senden Ihre Daten weg zur Speicherung oder Analyse, um später auf Basis der daraus abgeleiteten Insights zu handeln.

 

Was ist eine Cloud-Computing-Plattform?

Eine Cloud-Computing-Plattform ist eine Lösung zur Bereitstellung von Cloud-Computing-Diensten. Eine der bekanntesten Cloud-Plattformen ist Amazon Web Services (AWS).

Cloud-Computing-Plattformen bewältigen Workloads, die zu intensiv, zeitaufwändig oder (in manchen Szenarien) sensibel für On-Premise-Geräte wären. In einem Edge-Computing-Szenario könnten hochfrequente Maschinendaten von Edge-Geräten analysiert werden, um Echtzeit-Insights für sofortiges Handeln zu gewinnen – wie das Abschalten einer Maschine bei erkanntem Sicherheitsrisiko – während Cloud Computing die vollständigen Datenströme bewältigt, die für ein Edge-System zu groß wären, Speicherung und tiefere Insights erlaubt, die dann zurück in das Fertigungssystem fließen, oft sogar Responses von Edge-Geräten steuernd.

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Vorteile und Use Cases von Cloud Computing in der Fertigung

Viele kennen die günstigen Datenspeicherlösungen der Cloud. Was Sie vielleicht nicht wissen: die Flexibilität, Single Source of Truth, Anpassbarkeit und fortgeschrittene analytische Vorteile, die Cloud-Plattformen sowohl Herstellern als auch OEMs bieten.

Beginnend mit OEMs: Der Weg zu optimierter Ausrüstung oder IIoT-Hardware, die den rauen Umgebungen von Shopfloors standhält, beginnt mit Datenerfassung. Diese konzentriert sich darauf, wie Maschinen in spezifischen Umgebungen performen. Die industrielle Cloud bietet eine Plattform, um Maschinendaten von jeglicher IoT-fähiger Ausrüstung, die Ihr Unternehmen je verkauft hat, zu sammeln – ohne Speicherplatzprobleme.

Die Cloud dient als Plattform, um diese Big-Data-Sets zu aggregieren und fortgeschrittene Algorithmen zu deren Analyse zu entwickeln. Als OEM können Sie die Insights dann nutzen, um Remote-Service-Pläne oder Data-as-a-Service-Pakete zu entwickeln, die Endanwendern helfen, ihre Ausrüstung optimal zu nutzen. Wieder spielt der Kostenfaktor eine Rolle.

Die Kosten einer Cloud-Lösung, die nie an Speichergrenzen stößt, sind erheblich geringer als der Betrieb individueller On-Premise-Speicher. Der Kauf eines leistungsstarken On-Premise-Speichersystems könnte 100.000 $ kosten, ohne laufende Wartungskosten. Ein Cloud-Abo kostet ein Vielfaches weniger und hat keine Overhead-Kosten für Upgrades und Erweiterungen.

Die für die Fertigung konzipierte Cloud-Plattform bringt das Beste aus beiden Welten für jeden OEM: unendlichen Speicherplatz und eine leistungsstarke Plattform für Datenaggregation, Remote-Maschinenüberwachung und jede IIoT-Computing-Anforderung Ihres Unternehmens.

Aus Herstellerperspektive bietet die Cloud unbegrenzten Datenspeicher für Produktionshistorien, Remote-Einblick in Betriebsabläufe und das Entwickeln fortgeschrittener Algorithmen zur Erkennung von Maschinenausfällen, bevor sie eintreten.

Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen erfahren Hersteller auch die folgenden Vorteile:

Flexibilität

Fertigungsaktivitäten schwanken je nach Kundennachfrage. Diese Schwankungen erfordern ein flexibles Speicher- und Computingsystem, um optimale Datenerfassung, Analysen und Betrieb zu gewährleisten. Cloud-Plattformen bieten diese Ressourcenflexibilität, wenn Sie Produktionskapazität auf dem Shopfloor hinzufügen. Sie stellt auch einen zentralisierten Speicherort für die mehreren Standorte bereit, die Sie digitalisieren möchten.

Datensicherheit

Digitalisierung bringt Cybersicherheitsbedrohungen mit sich, die zu Ausfallzeiten und Datendiebstahl führen können. Eine gut gebaute Cloud-Plattform integriert Enterprise-Grade-Sicherheitsmanagementsysteme zum Schutz Ihrer Daten und Reduzierung von Sicherheitsbedrohungen.

Backup und Recovery

Datenerfassungs- und -managementsysteme sind nahezu unfehlbar, aber nicht vollständig. Daher ist es wichtig, bei Fehlern oder Vorfällen, die zu Datenverlust führen, eine Backup- und Recovery-Lösung bereitzuhalten. Mit der richtigen Cloud-Plattform bleiben Ihre Maschinendaten sicher und gegen vollständigen Datenverlust gesichert.

Automatisierte Upgrades

Ein Feature von Cloud Computing sind die Upgrades und neuen Features, die Teil des Pakets sind. Dazu gehören neue Anwendungen, Sicherheitszertifikate und Kommunikationsprotokolle, die mit jedem Technologie-Upgrade ohne zusätzliche Kosten hinzukommen.

Verbesserter Kundensupport

Was viele Cloud-Dienstanbieter nicht erwähnen, ist die Lernkurve, die mit neuer Technologie einhergeht. Um schnell zu starten und die Vorteile der industriellen Cloud zu nutzen, kann Kundensupport erforderlich sein. Suchen Sie Anbieter, die nicht nur die Technologie haben, die Sie brauchen, sondern Ihnen auch helfen, eine Cloud-Computing-Strategie erfolgreich umzusetzen.

 

Die Cloud, der Edge oder beides?

Wir haben einen kompletten Artikel zum Unterschied zwischen Cloud und Edge Computing in der Fertigung, daher halten wir dies kurz.

Cloud und Edge sind zwei unterschiedliche Technologien, werden aber oft gemeinsam genutzt, da sich ihre Stärken ergänzen. Im Kern verarbeitet Edge Computing Daten, die zeitkritisch sind, und handelt darauf, während Cloud Computing Daten an einem zentralen Ort aggregiert, der nicht zeitnah bearbeitet werden muss.

In einer vollständigen IIoT-Infrastruktur können Hersteller sowohl Edge für Echtzeit-Datenerfassung, vorausschauende Analysen und autonome Entscheidungsfindung als auch Cloud für aggregierte Datenanalyse, Benchmarking und Trendanalyse nutzen.

Diese Vor- und Nachteile setzen sich fort:

 

 

Wie sich die Konnektivitätslandschaft in der Fertigung wandelt

Wir wissen, dass der Zweck des Industrial IoT darin besteht, fortgeschrittene Analysen auf riesige Mengen Maschinendaten anzuwenden, mit dem Ziel, ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren, die Gesamtkosten der Maschinenwartung zu senken und Machine-Learning-Fähigkeiten für kontinuierliche Verbesserungsinitiativen zu nutzen. Die Cloud war instrumental, um diese Art massiver Datenerfassung, -übertragung und -analyse möglich zu machen.

Während Edge Computing und Analytics datengetriebene Entscheidungsfindung auf ein neues Level von Geschwindigkeit und Echtzeitgenauigkeit heben, indem sie die physische Distanz zwischen Maschinen und Datenverarbeitung verringern, behält Cloud Computing einen festen Platz für Langzeitspeicherung und tiefe Analyse. Für Unternehmen, die Daten aus vielen Quellen erfassen, hilft die Cloud:

• Zentralisierung von Daten zwischen Maschinen oder sogar Standorten für langfristige strategische Analyse
• Verfügbarkeit der Analysen für ein breiteres Spektrum an Unternehmen und Nutzern, da Informationen einfach remote und von mehreren Nutzern gleichzeitig zugänglich sind
• Verfügbarkeit von Computerressourcen für schnellere Entscheidungsfindung mittels fortgeschrittener Analysetechniken wie KI und ML sowie vollständig skalierbarem Speicher
• Datensicherheit sowohl in puncto Datenschutzverletzung als auch physischer Schutz, damit Investitionen in Datenerfassung positive Aktionen mit geringerem Risiko von Verlust oder Reputationsschaden bewirken

All diese Realitäten, durch Cloud Computing adressiert, erlauben Herstellern, Kosten zu senken und Effizienz zu steigern. Cloud Computing ermöglicht sogar Kleinserienfertigung mit demselben Wert wie Großproduktion. All dies steht ohne Inhouse-Wartung oder -Management der Computergeräte zur Verfügung.

Wenn tiefere Insights benötigt werden, ist die Cloud die Lösung, auf die Hersteller setzen sollten. Die Anwendung von KI- und Machine-Learning-Algorithmen zur Visualisierung, Diagnose und Vorhersage von Problemen ist ein Ziel, das mit erschwinglichen, skalierbaren Computerressourcen leichter erreichbar ist. Vorausschauende Insights ermöglichen Teams, langfristige Strategien zu erstellen, die sich mit den Daten weiterentwickeln, und schnelles Pivotieren, wenn Daten auf eine andere Lösung deuten. Langzeitspeicherung großer historischer Datenbibliotheken bedeutet, dass Ihr Team nie entscheidende Datenquellen verpasst, wenn unvorhergesehene Analysechancen auftauchen.

Die industrielle Fertigung steht dank des Potenzials von Cloud Computing, besonders in Kombination mit Edge Computing, vor einer Revolution. In Verbindung mit einer neuen Generation smarter IoT-Edge-Geräte werden Cloud-Computing-Anwendungen die Fertigung in den kommenden Jahrzehnten vollständig transformieren, um bessere Effizienz und Produktivität bei gleichzeitiger Kostenkontrolle zu erzielen.