Edge vagy cloud? Ipari környezetben ez rossz kérdés

Az ipari digitalizációs projektekben rendszeresen elhangzik a kérdés: edge vagy cloud?

Mintha két egymást kizáró világnézet közül kellene választani. Az egyik oldalon a helyszíni feldolgozás, a másikon a felhő. Az egyik gyors és független, a másik skálázható és központilag kezelhető.

A valóságban egy jól működő ipari rendszer szinte mindig mindkettőt használja. Nem technológiai divat alapján, hanem annak megfelelően, hogy egy adatot vagy döntést hol lehet a legbiztonságosabban, leggyorsabban és leggazdaságosabban kezelni.

Mit jelent valójában az edge?

Az edge nem feltétlenül egy különleges szerver a gyártósor mellett. Minden olyan számítási és döntési képesség ide tartozhat, amely az adat keletkezési helyéhez közel működik.

Lehet:

• intelligens szenzor;
• PLC;
• ipari IoT gateway;
• helyi számítógép;
• telephelyi szerver;
• konténerben futó adatfeldolgozó szolgáltatás.

Az edge feladata nem egyszerűen az, hogy „kevesebb adatot küldjünk a felhőbe”. Helyben kezelhet olyan funkciókat, amelyeknél fontos az alacsony késleltetés, a hálózattól való függetlenség, az adatvédelem vagy az üzembiztonság.

Amit nem szabad a távoli kapcsolatra bízni

Ha egy döntésnek milliszekundumok vagy másodpercek alatt meg kell születnie, a hálózati oda-vissza út kockázatos lehet. Ugyanez igaz akkor is, ha a technológiának internetkapcsolat nélkül is működnie kell.

Tipikusan helyben marad:

• a közvetlen gép- és folyamatvezérlés;
• a funkcionális biztonsági (safety) funkció;
• az azonnali védelmi beavatkozás;
• a nagy mintavételi frekvenciájú adatok előfeldolgozása;
• az adatpufferelés;
• az alapvető helyi kezelői funkció;
• a kommunikációs protokollok illesztése.

Ha például egy rezgésérzékelő másodpercenként több ezer mintát állít elő, nem feltétlenül érdemes minden nyers értéket folyamatosan központba küldeni. A helyi feldolgozás kiszámíthat jellemzőket, felismerhet küszöbátlépést, és csak a releváns összefoglalót vagy az esemény környezetében lévő mintaszakaszt továbbíthatja.

Amiben a központi vagy felhőalapú feldolgozás erősebb

A központi környezet ott előnyös, ahol több telephely, hosszú időszak vagy több üzleti rendszer adatait kell összekapcsolni.

Itt érdemes kezelni például:

• a telephelyek közötti összehasonlítást;
• a historikus elemzést;
• a flottaszintű eszközfelügyeletet;
• a vállalati riportokat;
• a központi jogosultságkezelést;
• a modelltanítást;
• a karbantartási és üzleti folyamatokat;
• a verzió- és konfigurációmenedzsmentet.

A cloud előnye nem pusztán az, hogy „máshol van a szerver”. Rugalmas kapacitást, központi elérhetőséget, egységes üzemeltetést és több forrásból származó adat közös feldolgozását adhatja.

A döntés öt valódi szempontja

Az edge és cloud közötti feladatmegosztást legalább öt szempont szerint érdemes meghatározni.

1. Késleltetés

Mennyi idő alatt kell reagálni? A gépvédelmi beavatkozás és a havi energiajelentés nyilván nem ugyanaz a kategória.

2. Kapcsolati megbízhatóság

Mi történik, ha megszakad a WAN vagy mobilkapcsolat? A helyi folyamatnak biztonságosan kell működnie, az adatot pedig szükség esetén pufferelni és később szinkronizálni kell.

3. Adatmennyiség

Nyers adatsorokat vagy már feldolgozott jellemzőket továbbítunk? A sávszélesség, tárolási költség és elemzési cél együtt határozza meg a jó választ.

4. Biztonság és adatkezelés

Mely adatok hagyhatják el a telephelyet? Mely irányból engedélyezett kapcsolat? Hol történik a hitelesítés, titkosítás és naplózás?

5. Életciklus és üzemeltetés

Ki frissíti a helyi komponenst? Hogyan kezelhető száz telephely konfigurációja? Hogyan állítható vissza egy hibás verzió? Az edge-eszköz nem lehet elfelejtett fekete doboz.

Az offline működés nem kivétel, hanem tervezési állapot

Egy ipari megoldásnál a hálózati kiesést nem rendkívüli balesetként, hanem előre kezelt rendszerállapotként kell megtervezni.

Meg kell határozni:

• mennyi adat tárolható helyben;
• milyen sorrendben történik a visszatöltés;
• hogyan kezeljük a duplikációt;
• mi történik egymásnak ellentmondó parancsok esetén;
• mely funkciók maradnak elérhetők;
• mikor és kinek jelez a rendszer.

Az OrigSmart gateway- és platformszemlélete ezt a folytonosságot kezeli. A terepi kapcsolat, a helyi logika, az üzenettovábbítás, a központi adatfeldolgozás és az üzleti folyamat nem külön projektek, hanem egy végponttól végpontig megtervezett rendszer részei.

Kétirányú rendszerben még fontosabb a határ

Az egyszerű telemetria csak adatot küld felfelé. Egy valódi operatív platform azonban vissza is hathat a fizikai működésre: alapjelet (setpoint) módosít, invertert szabályoz, fogyasztást ütemez, riasztást nyugtáz vagy helyi folyamatot indít.

Ilyenkor világosan el kell választani:

• a javaslatot a végrehajtható parancstól;
• a központi optimalizálást a helyi biztonsági korláttól;
• a felhasználói jogosultságot az eszközoldali engedélyezéstől;
• a normál működést a biztonságos tartalék (fallback) üzemmódtól.

A központi rendszer mondhatja azt, hogy gazdaságilag előnyös lenne egy terhelés csökkentése. A helyi vezérlésnek viszont meg kell akadályoznia minden olyan beavatkozást, amely technológiai vagy biztonsági határt sért.

Források

• Európai Bizottság – Europe’s Internet of Things policy
• NIST SP 800-82 Rev. 3 – Guide to Operational Technology Security
• OrigSmart – Webalapú üzleti operációs rendszer