Dr. Jens Frieben, Phoenix Contact Software

Lokal optimieren unabhängig von Big Data

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Bild: Phoenix Contact
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Mit skalierbarer Rechenleistung in der Steuerung oder im Edge-Device stehen ausreichend Ressourcen für die Datenauswertung direkt vor Ort an der Linie zur Verfügung. Gerade im Maschinenbau setzen viele Anwender bei der Einführung von Industrie-4.0-Konzepten auf die Auswertung ihrer Daten auf der Maschinenebene. Doch wie viel Intelligenz an der Grenze zur Cloud macht Sinn und wie lassen sich die Aufgaben effektiv zwischen Edge und Cloud teilen?

Die Fragen stellte Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Welche Gründe sprechen für die Integration von KI-Algorithmen in lokale Anwendungen bzw. Steuerungen oder Edge-Devices? Welche Vorteile ergeben sich gegenüber cloudbasierten Lösungen und welche Rolle spielt das Thema Daten-Sicherheit?

Dr. Jens Frieben (Phoenix Contact Software): Ein wichtiger Grund für die Integration auf einer Steuerung ist eine lokale Optimierung, die nicht von externen Daten oder von Big Data abhängig sein muss. Hier ist es vor allem wichtig, Latenzen zu verringern und Datenverkehr über mehrere Systemgrenzen zu vermeiden. Die Daten für KI-Entscheidungen kommen direkt von der Steuerung und belasten nicht die Infrastruktur einer Anlage – dedizierte Verbindungen können eingespart werden. Zusätzlich kann auf eine Verbindung in die Cloud, die nicht immer möglich oder erwünscht ist, verzichtet werden. Neben dem Versenden von Daten durch eventuell unsichere Netzwerke soll auch der Manipulationsschutz berücksichtigt werden – eine Optimierung auf einer falschen Datenbasis kann zu kritischen und schwer identifizierbaren Fehlern führen.

elektro AUTOMATION: Während Steuerungsaufgaben meist in harter Echtzeit ablaufen, erfordern KI-Algorithmen nicht zwingend Echtzeit – wie lassen sich diese beiden Anforderungen lokal verbinden?

Frieben: Moderne Steuerungen – wie die AXC F 2152 – bieten die Möglichkeit, Real-Time- und Non-Real-Time-Anwendungen parallel auszuführen. Gerade beim Einsatz mehrerer Prozessorkerne können Entwickler flexibler auf Anforderungen reagieren und Ressourcen optimal nutzen. Dies ist insbesondere wichtig, wenn KI-Algorithmen auf wenigen, jedoch konstanten Datenströmen arbeiten. Oft reicht ein kleines Fenster in die Vergangenheit, um Entscheidungen zu fällen und die Steuerungsaufgaben der Echtzeit anzupassen. Eine notwendige Voraussetzung hierfür ist jedoch eine zuverlässige, einfache und schnelle Schnittstelle zwischen den beiden Welten, wie sie etwa von PLCnext-basierten Steuerungen angeboten wird.

elektro AUTOMATION: Wann stoßen lokale KI-Anwendungen aufgrund der Rechenleistung an ihre Grenzen und welche Anwendungen sind dafür geeignet?

Frieben: Optimierungen in Steuerungsalgorithmen – Stichwort Selbstoptimierung intelligenter technischer Systeme – oder das Aufbereiten von Rohdaten können beliebig rechenintensiv werden. In der Regel hängt die Entscheidung, ob ein Algorithmus lokal ausgeführt werden kann, von mehreren Faktoren ab. Vor allem wenn viele Datenpunkte in kurzen Zyklen aufgezeichnet, aufbereitet, ausgewertet und gespeichert werden, kommen Steuerungen schnell an ihre Leistungsgrenzen. Hier sollten High-Performance-Geräte – wie der RFC 4072S – zum Einsatz kommen. Alternativ bietet sich die Verwendung eines Edge-Devices an – etwa die Steuerung AXC F 2152. Sie erleichtert eine Trennung von Aufbereitung und Auswertung durch die Verwendung des integrierten OPC-UA-Servers oder durch die Erweiterung um eigene Kommunikationskomponenten und Protokolle.

elektro AUTOMATION: Gibt es aus Ihrer Sicht auch Anwendungsszenarien, die sich nur in der Cloud sinnvoll abbilden lassen; beispielsweise standortübergreifende Analysen?

Frieben: Für einen cloudbasierten Ansatz sprechen Datenmenge, Anzahl der involvierten Systeme, Echtzeitanforderungen und technologische Voraussetzungen. Basis für Analysen sind oft Daten, die über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet und daher nicht auf einer Steuerung abgelegt werden können. Bezieht sich eine Optimierung gleich auf mehrere Steuerungen und Anlagen oder gar Standorte, macht eine zentrale Koordination aus der Cloud ebenfalls Sinn. Zusätzliche Dienste für komplexe Berechnungen, Wetter- oder Routeninformationen, wie sie zum Beispiel von der Proficloud bereitgestellt werden, sind gute Gründe für eine Applikationslogik, die von der Steuerung in die Cloud zieht.

www.phoenixcontact.de


Dr. Jens Frieben, Director PLCnext Runtime Platform bei Phoenix Contact Software in Lemgo

Bild: Phoenix Contact

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