De nieuwe buzz: Edge computing

Met Edge computing, of kortweg Edge, had de Hannover Messe dit jaar een nieuw buzzwoord. De ambitie om alle data en zelfs controle-algoritmes van een productieplant over te brengen naar de cloud heeft een wat meer pragmatische benadering gekregen waarbij terug meer ingezet wordt op lokale dataverwerking en rekenkracht. Dat is wat men in IT Edge computing noemt.

De term Edge computing komt eigenlijk uit de internetwereld en wordt gebruikt door wereldwijde services zoals Facebook en Google om de enorme nood aan bandbreedte op te vangen. In plaats van een centrale architectuur hebben deze bedrijven verspreid over de hele wereld server parken die allemaal met elkaar gesynchroniseerd zijn. Op die manier hoeven de vakantiekiekjes van tante Jeanne niet steeds de hele oceaan over wanneer iemand van de familie zijn Facebook stream raadpleegt.

In industriële automatisering is het besparen op bandbreedte evenzeer de drijvende kracht achter de interesse in Edge computing. De afgelopen jaren is veel gepraat over de cloud en de mogelijkheid om alle data uit een productieplant daar samen te brengen. Verschillende leveranciers hebben intussen IoT-interfaces die precies als doel hebben om in een automatiseringsarchitectuur gateways te voorzien waarlangs alle data naar de cloud kan.

De idee is dat wanneer alle data naar de cloud gebracht wordt, dat ze daar dan beschikbaar is voor een hele reeks IT-toepassingen die verder geen invloed moeten of mogen hebben op de directe procescontrole. Het voorbeeld bij uitstek van een dergelijke toepassing is de analyse van trends in het kader van predictief onderhoud.

Concept naast de PLC-omgeving

Wanneer men dit principe doorheen een volledige productieplant wil toepassen en alle data wil opslaan in databanken in de cloud blijkt echter al snel dat hiervoor een enorme bandbreedte nodig is. De oplossing die de IT-wereld hiervoor biedt is Edge computing, waarbij data lokaal verzameld wordt om die vervolgens in een geaggregeerde en gecomprimeerde vorm door te sturen.

Voor mensen in automatisering klinkt dat principe veel minder revolutionair dan de naam doet vermoeden. In talloze PLC-toepassingen worden vandaag al gegevens verzameld om die vervolgens periodiek in een gecomprimeerd bestand door te sturen naar een server. Voor tracking & tracing toepassingen, bijvoorbeeld, is het de gangbare praktijk. Maar ook voor analyse en visualisering wordt het veelvuldig toegepast.

Met de term Edge computing wordt echter een concept bedoeld dat naast de PLC-omgeving ontwikkeld kan worden. Het gaat dan om devices die op de productievloer data verzamelen voor gebruik in de cloud. Deze data kan via een PLC aangereikt worden maar kan in veel gevallen ook rechtstreeks van sensoren afkomstig zijn. Het Edge device heeft dan tot taak om deze data te aggregeren en te comprimeren zodat er bandbreedte bespaard kan worden bij het overzenden naar de cloud. Concreet betekent dit dat men niet zomaar alle mogelijke data verzamelt maar in functie van bepaalde toepassingen in de Edge gaat selecteren welke data nuttig is.

Communicatie met de server beheren

In de SmartFactory – de Industrie 4.0 demofabriek van het Duitse DFKI – waren dit jaar op de Hannover Messe voor de eerste keer zogenaamde Edge Devices geïntegreerd. Dat zijn hardware modules (zoals die onderaan op de foto) die allerlei input van sensoren verzamelen en combineren tot status berichten die dan via OPC UA naar een server verstuurd worden.

Als zich een probleem met trillingen zou voordoen op een machine, bijvoorbeeld, kan men een reeks sensoren plaatsen gekoppeld aan een Edge Device om de nodige data voor verdere analyse te verzamelen. De rol van het Edge Device is enerzijds om dit mogelijk te maken zonder dat er aanpassingen aan de automatisering van de machine nodig zijn. Anderzijds moet het device de communicatie met de server beheren zodat de bandbreedte beperkt blijft en eventuele storingen in de verbinding opgevangen worden.

In het Industrie 4.0 concept van de smartFactory hebben Edge Devices nog een bijkomende rol. Het concept staat voor een modulaire fabriek waarbij de communicatie tussen modules hoofdzakelijk gebeurt via RFID tags op de producten. Als een product een bewerking moet ondergaan, is het in de smartFactory niet de bedoeling dat een machine vanuit een productieplanning aangestuurd wordt, maar dat het product zelf, wanneer het toekomt bij de machine, via zijn tag kan aangeven welke bewerking er moet gebeuren.

Edge Devices perfect inwisselbaar

In dat concept krijgen Edge Devices de specifieke rol om daar waar het nodig is, de communicatie via de RFID chips aan te vullen met dataoverdracht via een server. In de demofabriek was er bijvoorbeeld een mobiele robot om producten te transfereren tussen verschillende modules. Het was daarbij de taak voor een Edge Device om telkens wanneer er een product lag te wachten, deze info door te sturen naar een server zodat de mobiele robot daar zijn opdrachten kon gaan halen.

In de smartFactory werd intussen een eigen standaard ontwikkeld voor deze Edge Devices zodat de toestellen van verschillende leveranciers perfect inwisselbaar zijn. Of een dergelijke standaard straks op grote schaal toegepast zal worden, is nog niet duidelijk. Wat wel zeker is, is dat indien de industrie massaal zal overschakelen op de cloud, dat Edge computing daarin een belangrijke rol zal spelen.

© Productivity.be, 08/05/2018, Tekst: Erwin Vanvuchelen, Foto: DFKI