ZWISCHEN DEN WELTEN - INDUSTR.com
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A U S G A B E 4 | A P R I L 2 0 1 8 | 1 8 . J A H R G A N G | W W W. I N D U S T R . C O M | FA C E B O O K . D E / E U E 2 4 . N E T
ZWISCHEN DEN WELTEN
Edge-Computing: Intelligenz an der Schnittstelle
von Hardware und Cloud
CONRAD MARKTPLATZ 3D-DRUCK GEHALTSÜBERSICHT
Interview mit CEO Ruban zum Wie er bereits in der Fertigung Wie viel Ingenieure
Stand nach einem Jahr Seite 8 eingesetzt wird Seite 50 verdienen Seite 80
Kontron – An S&T Company
INDUSTRIE 4.0 / IIOT
EDGE TO FOG TO CLOUD
TSN & OPC UA ENABLED
d
Off-Premise
ZINC CUBE C232 Embedded Server HPW 410 ZINC19 2U/4U
X Performance Server X High Performance Workstation X Rackmount Server
für IT Umfeld für Industrieanwendungen für Industrieanwendungen
EMBEDDED CLOUD
On-Premise
Ethernet & TSN Switching
t
tching
KBox C-102-x
X Prozesssteuerung in Echtzeit
Edge Analytics/Fog Computing
KBox A-Serie
KB HMI
MI Flat/Fusion-Serie
Flat/Fusio
on
X Edge/Gateway Anwendungen X Panel PC/Monitor
PC/Monit für Prozess-
Datenvisualisierung
und Datenvisua
Embedded Cloud
Embedded Software
OUR
Embedded Systems
PORTFOLIO
Embedded Boards & Modules
Embedded ODM Services
www.kontron.com
E D I TO R I A L
LOKAL STATT
UNENDLICHE MACHEN SIE
CLOUD-WEITEN SICH EIN BILD
VON UNS...
Falls Sie ein Fan von Science-Fiction sind, muss ich Sie
enttäuschen. Die E&E ist nicht über Nacht von einem Elek-
tronik- zu einem Science-Fiction-Magazin geworden. Statt mit
Perry Rhodan, Star Trek oder Battlestar Galactica beschäftigen
wir uns weiterhin mit dem Neuesten aus der Elektronikwelt.
Diesmal genauer gesagt mit Edge-Computing; also der lokalen
Datenauswertung direkt an den Sensoren, Geräten und Ma-
schinen. Seit einiger Zeit erheben diese immer mehr Informa-
tionen über ihren Zustand und ihre Umwelt. Industrie 4.0 und
das IoT lassen hier grüßen.
Bisher wurden diese Informationen meist an eine zentrale
Stelle geschickt, sei es ein zentraler Server oder die Cloud, und
dort ausgewertet. Das verschiebt sich nun wieder näher hin zu
UND TREFFEN
den Komponenten; also von der zentralen Stelle an den Rand
des Netzwerks. Entweder findet die Verarbeitung direkt an den
Komponenten statt oder an einer nahen Einheit. Edge-Com-
SIE UNS...
puting ist geboren. In vielen Fällen werden die aufbereiteten
Daten dann an die Cloud zur weiteren Bearbeitung gesendet.
Der Trend zur Auslagerung von Aufgaben und Informati-
onen in die Cloud bekommt damit starke Konkurrenz. Edge-
Computing wird die Cloud allerdings nicht verdrängen. Beide
haben ihre Daseinsberechtigung. Stattdessen wird es in Zu- 05.06. – 07.06.2018
PCIM
kunft ein Nebeneinander von beidem geben. Je nachdem was
sich für ein bestimmtes Gerät oder eine Aufgabe besser eig-
net. Was genau sich hinter Edge-Computing verbirgt, welche
Vorteile es gegenüber der Cloud hat und wie es sich umsetzen
lässt, erfahren Sie im Fokusthema dieser Ausgabe, ab Seite 16.
26.06. – 28.06.2018
Ich wünsche Ihnen eine erhellende Lektüre.
Sensor + Test
13.11. – 16.11.2018
Florian Streifinger, Managing Editor E&E
electronica
Mehr Informationen zu Produkten und Karrieremöglichkeiten unter www.rutronik.com
Überzeugen durch Leistung
E&E | Ausgabe 4.2018
Consult | Components | Logistics | Quality
I N H A LT
FOKUS
Auftakt
6 FOTOREPORTAGE
EDGE-
8
Designvielfalt bei OLED-Beleuchtung
INTERVIEW MIT HOLGER RUBAN, CEO VON CONRAD
COMPUTING
Der Stand beim Marktplatz nach einem Jahr
12 ZWEIGETEILTE FABLESS-WELT
Wo die größten Hersteller sitzen
14 HANNOVER MESSE 2018
Wo sich ein Standbesuch lohnt
Fokusthema
16 EDGE-COMPUTING
Mehr als eine Randerscheinung
20 NEBEL UND WOLKEN
Die Cloud sinnvoll ergänzen
24
28
INFORMATIONSÜBERTRAGUNG IM IIOT
Edge-Computing verringert Datenmenge
KOMMENTAR VON MICHAEL KANELLOS, OSISOFT
06
ENTWICKLUNGSKIT ZEIGT DESIGN-
Lohnt der Absprung in die Cloud? VIELFALT BEI OLEDS
32 DAS STECKT HINTER EDGE-, FOG- UND CLOUD-COMPUTING
Begriffsklärung: Rand, Nebel, Wolke
Stromversorgung &
Leistungselektronik
33 ALTERNATIVEN ZU LI-IONEN-BATTERIEN
Post-Lithium-Systeme
36 MEHRZELLEN-AKKUS LADEN
Balanceakt für Batterien
E&E-Spezial: Karriere in
der Elektronikindustrie
68 INTERVIEW MIT GUNTHER OLESCH, PHOENIX CONTACT
„Es mangelt nicht an Bewerbern“
74 UMFRAGE UNTER ELEKTRONIKFIRMEN
Wie die Branche Mitarbeiter gewinnt
77
80
INTERVIEW MIT STEFAN HOITZ VON MICHAEL PAGE
„Das Lohngefälle nimmt ab“
GEHALTSÜBERBLICK
08
EIN JAHR CONRAD-MARKTPLATZ: CEO
Was Ingenieure verdienen HOLGER RUBAN VERRÄT, WIE DER
AKTUELLE STAND IST
4 E&E | Ausgabe 4.2018
I N H A LT
Verbindungstechnik &
AB SEITE 16
FOKUSTHEMA: EDGE-COMPUTING 42
Wireless
FIT FÜR INDUSTRIE 4.0
kühlen schützen verbinden
BRINGT DIE DATENVERARBEI- Verkabelung für riesige Datenmengen
TUNG ZURÜCK ZUR HARDWARE 45 FREIE FAHRT FÜR GROSSE DATENPAKETE Board Level Kühlkörper
Etherline: hohes Tempo bis 10 Gbit/s • effektive Entwärmung rund um die Leiterkarte
48 PROMOTION: INTERVIEW MIT M. ELLINS, SOCIONEXT • als Blechbiegeteil oder Strangkühlkörper
IEP für mehrere Standards und TSN • aus Aluminium- oder Kupfermaterial
• lötfähige Oberflächenbeschichtungen
• für horizontale und vertikale Einbaulage
Entwicklungstools & • Sonderausführungen nach Kundenvorgabe
Prototyping
50 ADDITIVE FERTIGUNG
3D-Druck in der Praxis
Passive Bauelemente &
Elektromechanik
55 PULSGENERATOREN
Chips unter Hochspannung
58 EMV-DESIGN BEI DC/DC-SCHALTREGLERN
Die Störung immer im Blick
Displays & HMI
62 TRENDSCOUT
Top HMI-Komponenten
AB SEITE 67
E&E-SPEZIAL: KARRIERE IN DER
64 SAFETY
Verbesserungen für Not-Halt-Taster
ELEKTRONIKINDUSTRIE
Rubriken
03 Editorial
11 Ackermanns Seitenblicke
Auch das Glück wird digitalisiert
31 Firmenverzeichnis Mehr erfahren Sie hier:
31 Impressum www.fischerelektronik.de
82 Aufgeschraubt Fischer Elektronik GmbH & Co. KG
Nottebohmstraße 28
58511 Lüdenscheid
DEUTSCHLAND
Telefon +49 2351 435 - 0
Telefax +49 2351 45754
E-mail info@fischerelektronik.de
Wir stellen aus:
„HIGH END“ in München
10.5 - 13.5.2018
E&E | Ausgabe 4.2018
Halle 3, Stand L13
I M R A M P E N L I C H T
Große DESIGNVIELFALT
BEI OLED-Beleuchtung
Designer sehnen sich schon lange nach einer breiteren Vielfalt an Gestaltungsoptionen für
OLED-Beleuchtungen. Wissenschaftler des Fraunhofer FEP haben dafür nun ein Design-Kit
entwickelt. Daraus lassen sich unter anderem grazile Schmetterlinge in vielfältigen Formen,
Farben und Mustern erstellen.
TEXT: Moritz Eberl, E&E BI LD: Jan Hesse, Fraunhofer FEP
Flexibel und bunt
OLED-Leuchtmodule sind bisher vor allem als weiß leuchtende Kacheln für
die Allgemeinbeleuchtung bekannt. Neu entwickelte OLED-Module erlau-
ben jedoch das Erstellen verschiedenfarbig leuchtender Elemente. Hierbei
sind den Designern kaum Grenzen gesetzt. Um das zu vermitteln, hat das
Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plas-
matechnik FEP ein „OLED Lighting Design Sample Kit“ entwickelt. Es stellt
vor, welche Flexibilität, Transparenz, Mischfarben und variablen Lichtfar-
ben mit OLEDs möglich sind. Das Sample Kit soll außerdem zeigen, dass
durch die Technik neue Anwendungen in der Medizintechnik oder Analytik
möglich sind, beispielsweise durch die Integration von Beleuchtung (OLED)
und Sensorik (OPD) auf einem Bauteil.
6 E&E | Ausgabe 4.2018
I M R A M P E N L I C H T E&E | Ausgabe 4.2018 7
A U F TA K T
Interview mit Holger Ruban, CEO von Conrad Electronic
„Andere Distributoren sind keine Konkurrenten,
wir wollen sie auf dem Marktplatz“
Vor fast einem Jahr eröffnete der Distributor Conrad Electronic seinen On-
line-Marktplatz. Wie sich dieser entwickelt und mit welchen Schwierigkeiten der
Distributor zu kämpfen hat, verrät Holger Ruban, CEO von Conrad Electronic,
im Interview. Er erklärt auch, wieso es auf dem Marktplatz mittlerweile Kaffee zu
kaufen gibt.
FRAGEN : Florian Streifinger, E&E BI LD: Conrad Electronic
8 E&E | Ausgabe 4.2018
A U F TA K T
E&E: Der Marktplatz von Conrad be- nicht sauber genug waren, oder die nach von uns, weil wir Qualität als einen unse-
steht jetzt fast ein Jahr. Wie hat er sich dieser Zeit wieder abgeschaltet wurden. rer USPs sehen. Da differenzieren wir uns
seitdem entwickelt? Zweitens wird unser Marktplatz wirklich ganz bewusst von anderen, eher auf B2C
Holger Ruban: Es läuft sehr dynamisch. genutzt. Auf dem passiert etwas, es ist ausgerichteten Marktplätzen. Dadurch
Wir haben relativ schnell zusätzliche Ver- Traffic vorhanden. Daran scheitern viele nehmen wir uns natürlich auch eine ge-
käufer auf den Marktplatz bekommen. Zu Marktplätze, dass sie nicht genügend Be- wisse Geschwindigkeit beim Wachstum.
Beginn starteten wir mit 40.000 neuen sucher und Verkäufer auf ihre Plattform
Artikeln einzelner Seller. Im Oktober hat- Welches Qualitätsmerkmal können viele
ten wir schon eine Million Produkte auf Firmen denn nicht erfüllen? Sie verlan-
dem Marketplace. Es kommen auch im- gen unter anderem eine ISO-Zertifizie-
mer interessantere Seller mit an Bord, wie
„Wir wachsen Monat rung.
zum Beispiel vor Kurzem Future Elec- für Monat im Schnitt Die ISO-9001-Zertifizierung ist für viele
tronics, die einen entsprechend großen ein Problem. Gerade für kleinere Unter-
Sortimentsbereich mitbringen. Auch der um 50 bis 100 Pro- nehmen. Uns geht es hier sehr stark um
Umsatz entwickelt sich sehr dynamisch.
Wir wachsen Monat für Monat im Schnitt
zent.“ die Replizierbarkeit von Prozessen und
die Supply-Chain-Sicherheit. Beides bil-
um 50 bis 100 Prozent. Holger Ruban, CEO von Conrad det die ISO-Norm sehr sauber ab. Die
Electronic
Lieferanten sollten außerdem in der Lage
Wie viele Produkte sind es aktuell? sein, in 48 Stunden an die Kunden zu lie-
Im Moment stehen wir bei 1,2 Millionen. fern. Das sind die zwei Hauptprobleme.
bekommen. Wir haben bewiesen, dass
Das beinhaltet Ihr eigenes Sortiment das bei uns funktioniert, wir eine ver- Neben der Anzahl der Produkte hatten
und Fremdprodukte von externen Ver- nünftige Dynamik haben und nach oben Sie sich auch das Ziel von 100 externen
käufern. Welcher Anteil entfällt denn auf skalieren. Verkäufern bis Ende letzten Jahres ge-
die Fremdprodukte? setzt. Konnten Sie diese Marke errei-
Unser bisheriges Sortiment ist da natür- In welchen Bereichen gibt es Probleme? chen?
lich hinzugezählt. Im Moment sind wir Hintendran sind wir noch beim Einlisten Nein, das haben wir nicht geschafft. Zur-
bei knapp einer halben Million externen von Artikeln. Wir hatten dabei ein paar zeit stehen wir bei etwas über 50 Ver-
Produkten, 450.000 um genau zu sein. technische Probleme, die mittlerweile käufern. Hätten wir uns allein darauf
Seit Oktober sind nochmal 200.000 dazu- aber behoben wurden. konzentriert, möglichst viele Seller auf
gekommen, da standen wir noch bei einer die Plattform zu bekommen, dann hätten
Viertelmillion. Ihr Ziel war es, 2019 zehn Millionen Pro- wir die Anzahl auch erreicht. Es ging uns
dukte auf dem Marktplatz anzubieten. aber tatsächlich darum, die richtigen Un-
Wie zufrieden sind Sie mit dem Fort- Ist dieses Vorhaben weiterhin realistisch? ternehmen, wie eben Future Electronics,
schritt? Davon gehe ich aus. Wir sind durch die- auf den Marktplatz zu bekommen und
Natürlich könnte es immer mehr sein, se technischen Probleme etwas in Verzug nicht nur möglichst viele Firmen. Das be-
aber im Prinzip bin ich extrem zufrie- geraten. Aber wie gesagt konnten wir sie unruhigt mich deshalb nicht.
den. Erstens haben wir es innerhalb von beheben und werden das aufholen.
sieben oder acht Monaten geschafft, die Gab es Absprünge bei Verkäufern oder
notwendige Technologie aufzubauen und Genug interessierte Firmen gibt es also? sind alle, die eingestiegen sind, auch ge-
den Marktplatz zu launchen. Wir wissen Interessenten haben wir genügend. Wir blieben?
mittlerweile, wie schwierig das ist. Es schränken uns hier sogar selbst ein, da Bisher sind alle geblieben. Wir haben ei-
gibt genug Marktplätze in der Industrie, viele Interessenten die von uns festgesetz- nen Verkäufer kurzzeitig vom Marktplatz
die nicht gelauncht werden konnten, weil ten Qualitätsansprüche nicht erfüllen. entfernt, weil es mehrere Beschwerden
sie nach ein bis zwei Jahren technisch Das ist aber eine bewusste Entscheidung über seine Lieferzeiten gab. In Zukunft
E&E | Ausgabe 4.2018 9
A U F TA K T
wird es aber mit Sicherheit auch den ein fast keine Firmen mit Expertise in die- die wir anbieten möchten, wie etwa die
oder anderen Ausstieg geben. Das ist sem Bereich. Wir wussten nicht, wie we- Hydraulik, stehen wir hingegen noch re-
ganz normal, dass Verkäufer dazukom- nig davon tatsächlich existiert im Markt: lativ am Anfang.
men und auch wieder welche ausschei- nämlich im Prinzip nichts. Der Vorteil
den. Im Moment gewinnen wir aber nur davon ist natürlich, es wird für Konkur- Möchten Sie damit Spezialdistributoren,
neue hinzu. renten schwierig ebenfalls einen Markt- die sich auf diese Branchen konzentrie-
platz zu gründen. ren, Konkurrenz machen?
Wenn Sie zurückschauen, was hat Sie po- Wir sehen uns nicht als Konkurrent
sitiv überrascht bei der Einführung? zu ihnen, sondern als Marktplatz. Wir
Ich habe nicht damit gerechnet, dass wir möchten sie an Bord haben, wollen, dass
in nur 7 Monaten den Marktplatz so hin- „Ich dachte, es wäre sie über unsere Plattform verkaufen.
bekommen. Dafür bin ich zu sehr Realist.
Wenn ich an andere IT-Projekte denke,
schwieriger Firmen von Wenn Sie sich die neu hinzugekommenen
da dauerte so was deutlich länger und unserem Konzept zu Artikel anschauen: Was ist denn der am
verzögerte sich. Das war tatsächlich eine weitesten von Ihrem bisherigen Kernbe-
Überraschung, dass wir das in der vorge- überzeugen. Sie haben reich entfernte?
sehenen Zeit geschafft haben. Positiv fin- aber schnell die Vorteile Kaffee.
de ich auch die Resonanz von den Sellern.
Ich dachte, dass es schwieriger sein wird davon erkannt.“ Wie passt Kaffee in Ihr Sortiment?
Firmen von dem Konzept zu überzeugen. Holger Ruban, CEO von Conrad Das ist natürlich nicht das typische tech-
Das ging aber überraschend einfach, was Electronic nische Produkt, aber Kaffee wird wirklich
sicherlich auch an unserer Bekanntheit angefragt. Wenn ein Techniker noch Kaf-
und unserem guten Image liegt. Den Fir- fee für das Büro benötigt, kann er diesen
men war recht schnell klar, welchen Vor- Wann rechnen Sie damit, mehr Umsatz zu seinem restlichen Einkauf bei uns da-
teil sie haben und, dass es sich hier um mit dem Marktplatz als mit Ihrem nor- zu packen und muss nicht noch zu einem
eine Win-Win-Konstellation handelt für malen Distributionsgeschäft zu machen? anderen Verkäufer gehen. Ein anderes
beide Unternehmen und nicht um eine Das ist natürlich schwierig zu beantwor- Beispiel ist Papier.
Konkurrenzsituation. Ich dachte, da ist ten. Ich rechne in den nächsten Jahren
deutlich mehr Überzeugungsarbeit not- damit. Das hängt mit der Skalierung zu- Für dieses Jahr haben Sie angekündigt,
wendig. sammen. Wir haben in Deutschland mit den Marktplatz in Zentraleuropa einzu-
unserem Marktplatz angefangen, aber führen. Wann soll das konkret erfolgen?
Mit welchen Schwierigkeiten haben Sie wollen danach auch international aktiv Wir gehen von Ende diesen Jahres aus.
nicht gerechnet? sein. Und das braucht eben seine Zeit. Dann soll der Marktplatz auch in Öster-
Es gab ein paar Kinderkrankheiten, die reich, der Schweiz und den Niederlan-
wir aber alle abstellen konnten. Wir Mit dem Marktplatz möchten Sie auch den online gehen. Ich denke, dass wir im
mussten aber oft Neuland betreten, zum neue Branchen erschließen. Wie weit Laufe von 2019 alle Länder in Europa,
Beispiel bei den Zahlungssystemen. Die sind Sie damit bereits? in denen Conrad derzeit aktiv ist, be-
Zahlung über Rechnung ist ziemlich ein- Da sind wir momentan mittendrin, aber dienen. Dazu gehören Großbritannien,
zigartig im B2B-Bereich. Das war uns am noch nicht da, wo wir wirklich hinwollen. Frankreich, Italien, die meisten Teile von
Anfang nicht bewusst, wie kompliziert Gut aufgestellt sind wir im Health- und Osteuropa, die Benelux-Staaten und die
das ist. Das erfordert einiges Know-how, Safety-Bereich. Da finden Kunden jetzt skandinavischen Länder.
etwa beim Steuerrecht, den Lieferun- deutlich mehr Produkte als zuvor, zum
gen und Rechnungen, das man erst auf- Beispiel eine Vielzahl von Kennzeich- Und danach folgt dann die weltweite
bauen muss. Dadurch, dass so wenige nungsmaterialien. Und die werden auch Einführung?
B2B-Marktplätze existieren, gibt es auch gekauft. Bei einigen anderen Segmenten, (lacht) Das ist zurzeit nicht geplant. ☐
10 E&E | Ausgabe 4.2018K O L U M N E
A ckermanns S eitenblicke
AUCH DAS GLÜCK WIRD DIGITALISIERT
Sorgt die moderne Technik für ein größeres menschliches Glück? Gewiss doch, meinen sowohl
Wissenschaftler als auch eine wachsende Schar von Ratgebern, Marketeers und Influencern.
Besonders digitale Tools sollen dem Wohlbefinden nochmal einen deutlichen Schub geben.
Eine gute Gesundheit gilt diversen Erhebungen zufolge als vorn. Beim Happy Planet Index (HPI), der die ökologischen Kos-
eine der Kernbestandteile des Glücks von Menschen. Unterneh- ten, die Nachhaltigkeit, das BIP und die Lebenserwartung mit-
men, Forscher und sogenannte Life Coaches entwickeln deshalb berücksichtigt, sind es Costa Rica, Mexiko, Kolumbien, Vanuatu
Techniken, um die Gesundheit stetig zu verbessern. Anfänglich und Vietnam. Denn durch die Berechnungsmethode des HPI
fördern die uns anempfohlenen Techniken die Selbsterkenntnis ergeben sich dann Maximalwerte, wenn die Lebenszufrieden-
und das Selbstmanagement. Damit sollen sie ein gesünderes Ver- heit möglichst hoch und der ökologische Fußabdruck möglichst
halten erzeugen. In Zukunft steht dann die Umprogrammierung gering ist – eine in der realen Welt eher seltene Kombination.
des Bewusstseins und der DNA auf dem Deutschland hat sich übrigens bei erste-
Programm. rem Tableau von Rang 26 auf Rang 16 vor-
gearbeitet, während wir beim HPI Platz 49
Begonnen hat das ganz harmlos mit belegen. Die USA stehen auf Rang 108 von
Fitness-Trackern- und Mental-Coa- 140 Ländern; Luxemburg ist Vorletzter,
ching-Apps. Mit Tracking und Nudging, vor dem Schlusslicht Tschad.
also sanften Schubsern in die richtige
Richtung, manipulieren sie uns etwa zu Die gemeinsame Studie „Wellness
mehr Sport oder einer gesünderen Ernäh- 2030“ des erwähnten GWI und des
rung. Darauf folgte Software, etwa zur Schweizer Gottlieb-Duttweiler-Instituts
Früherkennung von Stress, die in Zukunft (GDI) vom Januar diesen Jahres sieht
immer mehr und mehr in den Körper vor- fünf zentrale Trends für den Zukunfts-
dringen wird, um unsere Natur gemäß den markt Glück: Erstens führt die Technik zu
angestrebten Zielen zu verändern. Konvergenz, zu einer Symbiose zwischen
Mensch und Technologie. Zweitens bie-
Diese Entwicklung ist natürlich auch ten Biohacker aus den unterschiedlichsten
für die Wellness-Industrie interessant. Solange es die Elektronikindustrie gibt, Bereichen Shortcuts zum Wohlbefinden
Das Global Wellness Institute (GWI) pro- begleitet Roland Ackermann sie. Unter an. Drittens kommt zum äußeren Portrait
gnostiziert von 2017 bis 2022 für diese ein anderem als Chefredakteur, Verlagsleiter in den sozialen Netzen ein inneres hinzu,
beeindruckendes Marktwachstum von 134 und Macher des „Technischen Reports“ im ein sogenannter Daten-Selfie. Enthüllt
auf 180 Milliarden Dollar. Zu den stetig Bayerischen Rundfunk prägt er die Bran- und entschlüsselt wird unser digitales
wachsenden Bereichen zählen unter ande- che seit den späten 1950er-Jahren mit. Double von Wearables. Viertens wird auch
rem der Wellness-Tourismus, die Spa-In- die Partnersuche optimiert. Algorithmen
dustrie, Fitness, gesunde Ernährung und Wohlbefinden am und KI entscheiden, wer gerade am besten zu uns passt. Fünf-
Arbeitsplatz. Dem weltweiten Wellness-Wirtschaftsmonitor des tens ersetzen Biofeedbacks Umfragen, Ratings und Likes. Letz-
GWI zufolge haben die zehn Sektoren der Wellness-Wirtschaft teres ist besonders für die hochdotierten Einhörner aus dem Sili-
einen Wert von 3,7 Billionen Dollar. Das sind 5 Prozent der glo- con Valley interessant. Schließlich wollen sie mit unbeirrbarem
balen Wirtschaftsleistung und entspricht nahezu der Hälfte aller Hacker-Mindset den Glückscode der Menschheit knacken; wohl
weltweiten Gesundheitsausgaben. um ihn dann zur Maximierung des Gewinns zu nutzen.
Glück besteht allerdings aus mehr als nur Gesundheit. Lässt Natürlich will jeder glücklich sein. Aber sollen das wirklich
sich das komplexe Konstrukt Glück aber überhaupt messen? Es Programme steuern? Die Frage ist, ob wir uns dem langfristig
gibt zumindest Ansätze: Der World Happiness Report sieht Nor- entziehen können. Ich muss leider sagen: Bisherige Erfahrungen
wegen, Dänemark, Island, die Schweiz und Finnland weltweit sprechen heftig dagegen… ☐
E&E | Ausgabe 4.2018 11A U F TA K T
Zweigeteilte Fabless-Welt
Unsere Karte zeigt, in welchen Ländern die größten Hersteller von
ICs ohne eigene Fertigung sitzen.
(Quelle: IC Insights)
Großbritannien
Der größte Fabless-IC-Her-
steller Europas stammt aus
Großbritannien. Dialog Semi-
conductor schafft es mit
1,4 Milliarden US-Dollar Umsatz
immerhin noch in die Top 50.
Generell spielt Europa keine
USA große Rolle in diesem Markt.
Die USA gegen den Rest der Der Anteil europäischer
Welt – das ist die aktuelle Firmen am Umsatz rund
Situation bei Fabless-IC-Her- um den Globus lag 2017 bei
stellern. US-amerikanische nur noch 2 Prozent. Er fiel
Firmen sind mit 53 Prozent im Vergleich zu 2010 um
für mehr als die Hälfte des weitere 2 Prozent.
weltweiten Umsatzes in
diesem Markt verantwortlich.
Auch der mit 17,1 Milliarden
US-Dollar Umsatz größte
Hersteller Qualcomm ist dort
ansässig. Mit Nvidia, Apple,
AMD, Xilinx und Marvell
sind fünf weitere Firmen aus
den USA in den Top 10 der
größten Fertiger vertreten.
Seit 2010 ist der Marktanteil
von Firmen aus den USA
allerdings um 18 Prozent
gefallen. Das liegt vor allem
an dem Verkauf von Broad-
com an das singapurische
Unternehmen Avago.
12 E&E | Ausgabe 4.2018A U F TA K T
Norwegen China
Nordic Semiconductor ist das zweite europäische Unterneh- Mit HiSilicon und Unigroup schafften es 2017 zwei
men, das es 2017 unter die 50 größten IC-Firmen ohne eigene chinesische Unternehmen in die Top 10 der größten
Fertigung schaffte. 236 Millionen US-Dollar setzten die Fabless-IC-Hersteller. Unter den 50 größten Fertigern
Norweger im vergangenen Jahr um. 2010 waren auch noch sind sogar zehn Firmen aus der Volksrepublik vertre-
CSR und Lantiq als Hersteller in der Liste vertreten. ten. China ist mit 11 Prozent auf dem vierten Platz.
Beide wurden allerdings 2015 aufgekauft; CSR Seit 2010 konnte das Reich der Mitte seinen damali-
von Qualcomm, Lantiq von Intel. gen Anteil von 5 Prozent somit mehr als verdoppeln.
Japan
Japans Firmen
sind stark im
Chip-Markt vertreten.
Unternehmen ohne eigene
Fertigung gibt es dort aber nur
wenige. Lediglich ein Prozent
des weltweiten Umsatzes entfällt
deshalb auf japanische Firmen.
Der größte Fabless-IC-Hersteller
des Landes ist mit 640 Millionen
US-Dollar Umsatz Megachips.
Südkorea
Ähnlich wie Japan geht es auch Südkorea.
Chip-Hersteller gibt es dort viele, aber nur
Taiwan sehr wenige haben keine eigene Fertigung.
Taiwan folgt mit weitem Abstand Nur ein Unternehmen, Silicon
auf die USA auf dem zweiten Platz. Works, schaffte es
16 Prozent des weltweiten Umsatzes deshalb in die Liste
von Fabless-IC-Herstellern stammt von der 50 größten Fab-
Firmen aus dem kleinen Inselstaat. Der less-IC-Hersteller.
größte Hersteller des Landes Mediatek
setzte im vergangenen Jahr 7,8 Milliarden
US-Dollar um.
Singapur
Singapur ist Broadcom. Zumindest wenn es um
Fabless-IC-Hersteller geht. Mit 16 Milliarden US-Dollar Umsatz
ist es der zweitgrößte Hersteller weltweit und liegt nur knapp hinter
Qualcomm. Broadcom alleine sichert Singapur den dritten Platz in der
Liste. Falls Broadcom seine Pläne wirklich umsetzt und den Firmensitz in
die USA verlegt, würde sich das natürlich ändern.
E&E | Ausgabe 4.2018 13A U F TA K T
01
02
04
03
Hannover Messe 2018
5.000 Aussteller zeigen vom 23. bis 27. April 2018 in Hannover ihre
3
E-Motor aus dem 3D-Drucker
Forscher der TU Chemnitz haben einen
vollständigen Elektromotor gedruckt.
Neuheiten. Wo sich ein Standbesuch lohnt, erfahren Sie hier.
Den Motor und das Verfahren zeigen
sie am Gemeinschaftsstand „Forschung
1 2 für die Zukunft“ (Standnummer A38)
In Echtzeit Messen mit 5G Entkoppeln von Netzteilen in Halle 2. Für das Verfahren nutzen
Um Fehler in der Fertigung zu erken- Mit Pro RM präsentiert Weidmüller auf die Wissenschaftler metallische und
nen, messen Sensoren, ob Maschinen der Messe in Halle 11 an Stand B58 keramische Pasten, die durch ein Ex-
einwandfrei laufen. In der Regel werden drei neue Redundanzmodule zur trusionsverfahren schichtweise in Form
die Daten dezentral und zeitverzögert Entkopplung von parallel geschalteten gebracht und anschließend gesintert
ausgewertet. Wie eine direkte kabellose Schaltnetzgeräten. Die Parallelschaltung werden. Sie können somit sowohl die
Messung in Echtzeit mit Hilfe des zu- ermöglicht ein redundantes Stromver- elektrischen Leiter aus Kupfer, die
künftigen Mobilfunkstandard 5G mög- sorgungskonzept für eine sehr hohe An- zusammen mit Eisen die Bildung und
lich ist, zeigt das Fraunhofer-Institut für lagenverfügbarkeit. Der Wirkungsgrad Ausrichtung der magnetischen Felder
Produktionstechnologie IPT zusammen der Geräte liegt bei über 90 Prozent. Sie bewirken und die elektrische Isolation
mit Ericsson in Halle 17 an Stand C24. sind international einsetzbar. aus Keramik im 3D-Drucker herstellen.
14 E&E | Ausgabe 4.2018A U F TA K T
08
Quellen: 01 | iStock, Peenat, 02 | Weidmüller, 03 | TU Chemnitz, 04 | iStock, Gremlin, 05 | iStock, Petrovich9, 06 | Stäubli, 07 | Dingo Photos, 08 | iStock, Danor A
05
07
06
4
Edge-Computing live
Fujitsu zeigt am Stand E16 in Hal-
le 7 konkrete Anwendungsbeispiele
und Live-Demos rund um das Thema
Edge-Computing. Zu sehen ist unter 7 8
anderem das Industrial-IoT-Gateway Schnellladetechnik für E-Cars Deep Learning in der Praxis
Intelliedge. Die E-Mobilität gewinnt in Deutschland MVTec Software zeigt an Stand E42/6
immer stärker an Dynamik und Bedeu- in Halle 17 Live-Demos, die den Nutzen
5 tung. Entscheidend für ihre weitere Ver- von Machine Vision im für Indus-
TSN-Netzwerke planen breitung ist die passende Ladetechnik trie 4.0 und die Smart Factory praxisnah
Wie sich TSN-Netzwerke (Time Sen- und -infrastruktur. Harting zeigt auf der veranschaulichen. Der Schwerpunkt
sitive Networking) einfach planen und Messe in Halle 11 an Stand C15 seine liegt dabei auf Deep-Learning-Funk-
aufbauen lassen, zeigt TTTech am Stand Schnellladetechnik zum effizienten tionen auf Basis von künstlicher
A32 in Halle 8. Dort stellt das Unter- und umweltschonenden Auftanken von Intelligenz. Unter anderem zeigt eine
nehmen seine Browserbasierte Software E-Autos. Zu sehen sind Ladekabel, die Live-Demo, wie sich unterschiedli-
Slate XNS vor. sich für alle AC-Schnittstellen eignen che Gegenstände mit Hilfe von Deep
und somit zu den drei weltweit erhält- Learning präzise klassifizieren lassen.
6 lichen Stecksystemversionen passen. Außerdem ist in der Demo die zielsi-
Einpolig und für Hochstrom Außerdem zeigt Harting das Konzept- chere und robuste Defekterkennung bei
Das einpolige Hochstrom-Steckverbin- fahrzeug „Snap“, das das Unternehmen Tabletten zu sehen. Standbesucher er-
dersystem 16BL stellt Stäubli Electrical zusammen mit der Firma Rinspeed halten dadurch einen praxisorientierten
Connectors in Halle 17 an Stand C13 entwickelt hat. Bei Snap handelt es sich Einblick in die Einsatzmöglichkeiten,
vor. Es wurde speziell für Stromversor- um ein Mobilitätskonzept mit auswech- die Deep Learning für Machine Vision
gungen und die Industrie entwickelt. selbaren Aufbauten. bietet.
E&E | Ausgabe 4.2018 15EDGE-COMPUTING 16 E&E | Ausgabe 4.2018
EDGE-COMPUTING
Weg von der Cloud, hin zur Edge
ZWISCHEN DEN
WELTEN
Seit den 2000er Jahren hilft die Cloud Un-
ternehmen dabei, der wachsenden Datenflut
Herr zu werden. Doch der Weg, den die
Daten in die Cloud zurücklegen müssen, ist
weit und birgt die Gefahr der Latenz. Ein
inakzeptables Risiko, gerade beim autono-
men Fahren. Deshalb wird Edge-Computing
immer attraktiver. Es bringt Intelligenz zwi-
schen die Hardware und die Cloud.
T EX T: Sabrina Quente, E&E BI LD: iStock, Forplayday
Wo Platzmangel herrscht, hilft oft auslagern. Ist die Woh-
nung zu klein? Zusätzlicher Stauraum lässt sich mieten. Reicht
der Speicher im Smartphone nicht aus, um Fotos und Musik
zu sammeln? In der Cloud ist garantiert genügend Platz vor-
handen. Und auch Unternehmen, die beispielsweise in ihrer
Produktion immer mehr Daten generieren, stehen heute in der
Cloud zahlreiche Rechenzentren offen. Diese bieten neben un-
begrenzter Speicherkapazität auch Zugang zu Entwicklungs-
plattformen oder Software.
Konkurrenz für die Cloud
Gerade im Zuge von Industrie 4.0 hat das Cloud-Compu-
ting – also die Bereitstellung einer zentralen IT-Infrastruktur,
die lokale Rechner entlasten soll – immer mehr an Bedeutung
gewonnen und die Möglichkeit eröffnet, große Datenmen-
gen zu analysieren, zu speichern und von überall aus zu nut-
zen. Doch die Cloud ist in Gefahr: Nach und nach droht das
E&E | Ausgabe 4.2018 17EDGE-COMPUTING
„40 Prozent der Großunternehmen werden bis 2021
Projekte umsetzen, die auf Edge-Computing setzen.“
Thomas Bittman, Analyst bei Gartner
Edge-Computing, sie aufzufressen, wie der Gartner-Maverick- Datenvolumen bis zum Jahr 2025 auf zehn Exabytes pro Monat
Analyst Thomas Bittman es im Jahr 2017 in der Studie The erhöhen – das sind rund 10.000 Mal mehr Daten als heute.
Edge Will Eat The Cloud drastisch formuliert hat.
Edge-Computing kann in Kombination mit der 5G-Tech-
Egde-Computing findet – der Name deutet es an – am nologie eine geeignete Netz- und Recheninfrastruktur für den
Rande eines Netzwerks statt. Ein solches Netzwerk kann un- Datenaustausch mit vernetzten Fahrzeugen schaffen. Um bei-
terschiedlich aufgebaut sein, beispielsweise als Peer-to-Peer- de Technologien auf dem Gebiet des autonomen Fahrens zu
oder Ad-hoc-Netzwerk, und verschiedene smarte Geräte wie fördern, haben die Unternehmen Denso, Intel, NTT, Toyota
IoT-Devices oder Sensoren zusammenfassen, die Daten ge- und Ericsson im Jahr 2017 die Arbeitsgemeinschaft Automo-
nerieren. Diese Daten können in den Geräten selbst oder an tive Edge Computing Consortium gegründet. Sie will unter an-
zentraler Stelle lokal verarbeitet werden. Der Vorteil: Die In- derem Funktionen wie intelligentes Fahren und die Erstellung
formationen müssen nicht erst in die Cloud gesendet werden, von Echtzeit-Kartenmaterial ermöglichen.
sondern sind schneller vor Ort nutzbar. Es ist auch möglich,
Daten vorzuverarbeiten und anschließend in die Cloud oder in Daten rücken näher an die Produktion
eine vorgelagerte Schicht, die sogenannte Fog, zu senden. Auf
diese Weise werden nur relevante Informationen weiterverar- Auch andere Anbieter konzentrieren sich aktuell auf Ed-
beitet, was sich positiv auf die Datenkapazität auswirkt. ge-Computing und treiben damit Industrie-4.0-Themen wie
Predictive Maintenance voran. Toshiba hat beispielsweise An-
Gleich mehrere Gründe sprechen laut dem Maverick-Re- fang 2018 eine mobile Edge-Lösung für produzierende Unter-
port dafür, dass Daten künftig häufiger mittels Edge-Com- nehmen vorgestellt: Der IoT-basierte und mobile Edge-Com-
puting am Rande von Unternehmensnetzwerken verarbeitet puting-PC lässt sich freihändig bedienen und unterstützt so
werden, als in den zentralen Rechenzentren der Cloud. Einen mobile Mitarbeiter etwa bei der Remote-Wartung.
wichtigen Treiber für diese Entwicklung sieht die Studie in der
Notwendigkeit der Echtzeit-Interaktion zwischen dem Men- Großes Potenzial sieht auch Dell Technologies im Ed-
schen und seinen virtuellen Realitäten oder all den realen Sen- ge-Computing und hat Ende 2017 einen eigenen IoT-Ge-
soren, Geräten und Anlagen, die über das Internet der Dinge schäftsbereich für das Thema geschaffen. Das Unterneh-
miteinander verknüpft sind. men bietet bereits Edge-Gateways an, die über ein IoT-Con-
trol-Center von VMware gesichert und verwaltet werden kön-
Auf der Straße zählt jede Millisekunde nen. Künftig sollen außerdem Technologien wie Prozessorbe-
schleuniger gefördert werden, die eine höhere Verarbeitungs-
Dass dabei nicht nur Sekunden, sondern Millisekunden geschwindigkeit und umfangreichere Analytik näher am Edge
zählen, zeigt sich am eindrücklichsten anhand des autonomen ermöglichen. Dafür arbeitet Dell mit Unternehmen wie VM-
Fahrens: Es macht einen Unterschied, ob ein Fahrzeug, das mit ware, Intel und Nvidia zusammen und investiert in das Halb-
100 km/h unterwegs ist, mit einer Reaktionszeit von 50 oder leiterunternehmen Graphcore.
nur einer Millisekunde bremst. Um hier eine Echtzeit-Interak-
tion zu schaffen, ist zum einen eine möglichst latenzfreie Mo- Gemeinsame Lösungen für Edge-Computing sind auch
bilfunktechnologie notwendig. Zum anderen muss die Netzin- von Kontron und NXP Semiconductors zu erwarten. Die Un-
frastruktur, in der sich Fahrzeugdaten bewegen, für große Da- ternehmen kündigten Anfang 2018 eine Partnerschaft an, um
tenmenge ausgelegt sein: Schätzungen zufolge wird sich dieses Industrie-4.0-Lösungen zu entwickeln, die mehr Intelligenz
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und Effizienz am Rande von Netzwerken bieten. Dazu gehören ter für kritische Infrastrukturen, sieht den Trend zur Edge, der
unter anderem Computer-on-Modules von Kontron. Zusätz- immer mehr Unternehmen dazu veranlasst, ihre Rechenkapa-
lich plant Kontron im Laufe des Jahres, Module mit Layerscape zitäten an den Rand ihrer Netzwerke zu verlagern. Wichtig da-
SoCs auf den Markt zu bringen, die Industrie-4.0-Edge-Gate- bei sei eine kritische Bewertung der Einrichtungen, in denen
ways und Designs von Kunden unterstützen. Edge-Ressourcen untergebracht sind, und der Sicherheit und
des Eigentums der dort vorhandenen Daten. Dabei gilt es auch
Dass diese Entwicklungen den Nerv der Zeit treffen, zeigt die EU-Datenschutz-Grundverordnung zu beachten.. ☐
sich nicht nur auf Anbieter- sondern auch auf Anwenderseite.
Zum Beispiel schätzt der Maverick-Report, dass 40 Prozent der Wie Edge-Computing sich umsetzen lässt und was es neben dem
Großunternehmen bis 2021 Projekte umsetzen werden, die auf Datenschutz noch zu beachten gibt, zeigt diese Ausgabe der E&E
Edge-Computing setzen. Auch Vertiv, ein Technologieanbie- auf den folgenden 13 Seiten.
Sie können.
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tq-embedded.comEDGE-COMPUTING
Fog- und Edge-Computing in der Industrie
Nebel und Wolken
Mehr als ein Jahrzehnt dominiert die Cloud nun schon die IT-Industrie. Sie gehört mitt-
lerweile zum Standardrepertoire eines jeden IT-Verantwortlichen. Nun geht es zunehmend
darum, einzelne Cloud-Puzzleteile zusammenzusetzen und beispielsweise Fog-Computing
in der Embedded-Cloud zu realisieren.
TEX T: Norbert Hauser, Kontron BILD ER: Kontron; iStock, Biletskiy Evgeniy
Die Dominanz von Cloud-Anwendungen bestätigt unter an- und Web-Standards, rückt die klassische IT – und mit ihr die
derem der legendäre Satz des Oracle-Gründers Larry Ellison, dass Cloud – immer weiter Richtung Industrie und Maschinen vor:
er keine Cloud brauche, weil er schon immer Cloud-Computing Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnik (Operational
mache. Andere Erfolgsgeschichten der Cloud dokumentieren der Technology, kurz OT) wachsen zusammen. Fieberhaft wird da-
sagenhafte Aufstieg von Anbietern wie Salesforce.com und die ran gearbeitet, IT-Standards für Maschinen und Fabriken taug-
Traumumsätze bei Amazon Web Services. Oder, um es mit dem lich zu machen. Die Vision einer nahtlosen Verbindung vom
Gartner Hype Cycle zu veranschaulichen: Das Tal der Ernüch- Factory-Floor bis in den Office-Floor, von der Maschine bis zum
terung hat die Cloud schon längst hinter sich gelassen. Nahezu Geschäftsführer, soll endlich wahr werden.
jeder IT-Verantwortliche wird mit ihr konfrontiert.
IT-Standards drängen in die Fertigung
Mit der zunehmenden Miniaturisierung immer höherer Re-
chenleistung, exponentiell wachsenden Datenmengen durch das Auf der Seite der Standards haben sich mittlerweile einer-
Internet der Dinge und der weiten Verbreitung von Ethernet- seits OPC Unified Architecture (OPC UA) nach IEC-62541 und
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Die Standard-Netzwerkkarte von Kontron umfasst einen inte-
grierten Switch für redundante Netzwerke mit zwei oder vier
Gigabit-Ethernet-Ports. Sie erfüllt alle Spezifikationen gemäß
IEEE 802.1 und ist insbesondere für raue Industrieumgebungen
geeignet.
Denn es gibt physikalische Grenzen, an denen auch die mo-
derne IT mit ihrer Cloud nicht vorbeikommt: allen voran Laten-
zen, die eine Maschinensteuerung in Echtzeit ausschließen, sowie
Datenmengen, deren Übertragung, Auswertung und Analyse in
der Cloud sowie das Zurückspielen an den Entstehungsort der
Daten zu lange dauert. Darüber hinaus stellt sich die Frage nach
den Bandbreiten für eine Datenübertragung in die Public-Cloud
sowie die generelle Verfügbarkeit, nicht nur der Cloud-Infra-
struktur, sondern beispielsweise von Übertragungswegen. Und
schlussendlich spielen auch Sicherheitsaspekte bei der Entschei-
dung für oder gegen eine Public-Cloud-Lösung eine Rolle: Im
Industrie-4.0-Kontext wird es weniger um Schutz von personen-
bezogenen Daten gehen. Trotzdem ist es für viele Unternehmen
essentiell, dass Daten von kritischen Anlagen das Unternehmen
nicht verlassen oder in eine Cloud transferiert werden, die frem-
dem Recht unterliegt.
andererseits Time Sensitive Networking (IEE 802.1 TSN) eta- Edge-Computing: von allem das Beste für die
bliert. OPC UA ist ein herstellerunabhängiger Standard für die letzte Meile
Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M), der für die
reibungslose Kommunikation zwischen verschiedenen OT- und Die Vorteile davon, die IT samt Cloud-Konzepten näher an
IT-Komponenten sorgt. TSN, Time Sensitive Networking, ist der die Maschinen zu bringen, überwiegen trotzdem. Deshalb wur-
IEEE-Standard der konvergenten Ethernet-Vernetzung von de- den neue Architekturen ersonnen, die einerseits die Vorteile der
terministischem Datenverkehr zwischen Steuerungen, parallel Cloud bieten, andererseits den Anforderungen der Industrie „am
zur IT-Kommunikation auf demselben Ethernet. Zwei wesentli- Rande des Netzwerks“ entsprechen: Das Edge-Computing wurde
che Anforderungen der OT-Seite sind damit erfüllt. Ob jedoch ei- geboren. „Den Rand“ - englisch „Edge“ – zum Netzwerk bilden
ne Public-Cloud alle Anforderungen des produktionsnahen Ma- die Sensoren oder Aktoren, die Daten erzeugen oder an die Daten
schinenbetriebs mit sowohl hohen Anforderungen hinsichtlich zurückgespielt werden müssen. Edge-Computing bedeutet also,
geringer Latenzzeiten als auch hoher Sicherheit erfüllen kann, ist Rechen- und Speicherkapazität bereits vor dem Übergang in das
fraglich. Netz, nahe am Entstehungsort der Daten, bereitzustellen.
E&E | Ausgabe 4.2018 21EDGE-COMPUTING
Edge-, Fog- und Cloud-Computing sind in
vielen Fällen miteinander verbunden.
Damit werden eine schnelle Erfassung, Auswertung und Ana- wo er entsteht, während die Wolken entfernt und physisch kaum
lyse vor Ort möglich. Die Maschinensteuerung kann auf Basis der greifbar sind.
erfassten Daten deterministisch, also mit vorhersehbaren, defi-
nierten Reaktionszeiten erfolgen. Immer mehr Rechenleistung Cloud-Puzzleteile zusammensetzen
und Speicherkapazität auf immer kleinerem Raum bei geringerer
Leistungsaufnahme erlauben solche Konzepte auf Basis von Em- Eine neue Herausforderung, die durch die Edge-, Fog- und
bedded-Boards und Modulen oder Industrie-PCs. Durch die An- Cloud-Architekturen entsteht, ist die Verbindung der Kompo-
bindung an ein Ethernet-Netzwerk, womöglich via TSN, also ein nenten untereinander und die Anbindung an die Public-Cloud.
zeitsensitives Netz, ist die Steuerung eines Maschinenverbunds Kontron profitiert hier von dem Verbund mit dem Mutterun-
dennoch möglich. ternehmen S&T. Die in Linz ansässige S&T Technologies bringt
mit erweiterten Ressourcen und einem zusätzlichen Standort in
Geringe Latenzen durch Embedded-Server Augsburg wichtiges Software- und Consulting-Know-how für
den Aufbau von IoT-Szenarien von der Edge bis zur Cloud mit.
Um auch hier die Latenzen gering zu halten, kommen Em- Eine wichtige Komponente dabei ist die neue IoT-Plattform Su-
bedded-Server zum Einsatz, die on-premise den Aufbau einer sietec. Im Umfeld von Industrie-4.0-Anwendungen verbindet sie
Private-Cloud erlauben. In Embedded-Servern, die – auch via alle Elemente und übernimmt die Analyse und Verarbeitung der
TSN – mit den Edge-Devices verbunden sind, werden die gesam- dabei anfallenden Daten. Susietec löst hier die bisherigen Gren-
melten Daten in der lokalen Cloud gespeichert, analysiert und zen zwischen Datenerzeugung, Datenverarbeitung und Datenbe-
gefiltert. Dadurch ist eine effiziente Übertragung dieser reduzier- reitstellung auf und ermöglicht damit die Verschmelzung von IT
ten Daten in eine eventuell zusätzliche Public-Cloud möglich. An und OT.
der Nahtstelle vom Embedded-Server zur Public-Cloud sind La-
tenzen nicht mehr ganz so elementar und die Verfügbarkeit der IoT-Starterkit Susietec
Cloud ist weniger kritisch.
Susietec wird individuell auf den konkreten Anwendungsfall
Fog-Computing in der Embedded-Cloud angepasst und kommt an der Nahtstelle zwischen Sensoren und
Cloud zum Einsatz, sozusagen als Middleware des Internet of
Wurden bis vor einiger Zeit Edge- und Fog-Computing als Things. Sie ist das Bindeglied zwischen Geräten, wandelt Proto-
unterschiedliche Begriffe für dasselbe Technologie-Konzept ver- kolle um, filtert Daten und verarbeitet diese – wenn notwendig
wendet, so ist mittlerweile mehrheitlich eine klare Unterschei- – direkt vor Ort. Susietec ist flexibel konfigurierbar und wird je-
dung gebräuchlich. Edge-Computing bedeutet, die erste Rechen- weils individuell an die bestehenden Automatisierungslösungen
leistung bereits am IoT-Device zu erbringen. Fog-Computing angepasst, um Steuerungs- und Sensordaten vor Ort zu sammeln
bedeutet das Zusammenfassen von Daten on-premise etwa in ei- und zu analysieren. Damit wird auch dem immer weiter steigen-
ner Embedded-Cloud. Das Fog-Computing verhält sich also zur den Bedarf an Bandbreite und Speicherkapazität der Cloud be-
Cloud wie der Nebel zur Wolke, er ist bodennah und bleibt dort, gegnet.
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Die Industrial-IoT-Plattform Susietec von S&T
Technologies, einem Schwesterunternehmen
der Kontron S&T, übernimmt beispielsweise die
Analyse und Verarbeitung der bei Indus-
trie-4.0-Anwendungen anfallenden Daten.
Edge-Computing mit Susietec nutzt die Rechenleistung des tron integriert, von denen bereits viele für Microsoft Azure IoT
lokalen Netzwerkes, um zeitkritische Prozesse bereits vor Ort zu Services zertifiziert sind. Susietec kann darüber hinaus auch un-
steuern. Daten werden lokal zwischengespeichert, komprimiert abhängig von Kontron-Hardware und in Verbindung mit anderen
und entsprechend vordefinierter Regeln in die Cloud weiterge- Cloud-Architekturen eingesetzt werden, die bei dem jeweiligen
reicht. Dies erhöht die Prozesssicherheit, reduziert die Bandbreite Kunden bereits im Einsatz sind.
und spart somit Betriebskosten. Damit wird den Echtzeit-An-
wendungen des industriellen IoT Rechnung getragen. Ergänzend verfügt Susietec bereits über die Fähigkeit zur In-
tegration von Machine Learning, um mit Methoden der künstli-
Susietec erlaubt damit Unternehmen einen hybriden und ska- chen Intelligenz auf Basis vorliegender Daten eigene Entscheidun-
lierbaren Ansatz für ihre IoT-Szenarien zu verfolgen, indem sie gen vorzuschlagen oder sogar treffen zu können, wenn menschli-
die Vorteile von On-Premise-Lösungen mit einer professionellen ches Eingreifen nicht erforderlich ist. Die Verschmelzung von IT
Cloud-Infrastruktur kombiniert. Dafür ist Susietec vollständig in und OT ermöglicht damit autonomes Handeln und dynamisches
den Gateway-, Fog-Computer- und Server-Produkten von Kon- Anpassen der eingesetzten Maschinen an neue Gegebenheiten. ☐
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Datenübertragung im IIoT
Der Rand im
Blickpunkt
Bei IIoT-Anwendungen ist die Datenübertragung das kritische
Nadelöhr. Edge-Computer verringern das Datenaufkommen in
der Cloud, indem sie Informationen dort verarbeiten, wo diese
anfallen – am Rand des Netzwerks.
TEX T: Alan Harris und Eduardo Buendia, Moxa BILD ER: Moxa; iStock, Claudiad
Das Industrial Internet of Things (IIoT) hängt von verschie- Ein zentrales Thema bei jedem IIoT-System ist die korrekte
denen Technologien ab, die sich vor unseren Augen vereinigen. Definition der Systemarchitektur. Das IIoT bringt eine Vielzahl
Der Klebstoff zwischen den Technologien sind die übertragenen von Dingen zusammen, die alle verlässlich miteinander klarkom-
Daten. Eine immer wiederkehrende Frage lautet: Wie lassen sich men müssen. Um dies zu erreichen, muss der System-Designer
die erforderlichen Informationen verfügbar machen? Mit ande- das System aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Wer über
ren Worten: Wie stark muss der Klebstoff zwischen den einzelnen Edge-Computing spricht, blickt im übertragenen Sinn auf einen
Teilen sein? Punkt, an dem Wellen auf einen Strand treffen: Die einlaufen-
den Wellen bewegen den Sand und verändern gleichzeitig dessen
Die Antwort auf diese Frage geben meist die Anforderungen Konsistenz. Übertragen auf industrielle Technologien wäre das
selbst. Angenommen, es ist zu prüfen, wie oft ein Gerät ausfällt, der Punkt, an dem man auf reale Gegenstände einwirken und die
wenn die Drehzahl einen Wert von 6.000 U/min überschreitet. von ihnen ausgehenden Informationen für die Weiterverarbei-
Für die Prüfung müssen eine Reihe von Informationen bekannt tung präparieren kann.
sein, etwa die Drehgeschwindigkeit und die Anzahl der Ausfälle.
Manche der Datenpunkte sind aussagekräftiger, weil sie sich wie Edge-Computing: Wie Wellen am Strand
beispielsweise die Geschwindigkeit direkt messen lassen. Andere
Daten sind von Natur aus weniger fix, zum Beispiel die Relevanz An diesem Punkt muss der System-Designer entscheiden,
des Betriebskreislaufs zwischen den Startzyklen. wie das System Daten empfangen und in die Cloud weiterleiten
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Als IIoT-Gateways transportieren
Edge-Computer alle notwendigen Daten
verlässlich vom Gerät in die Cloud.
soll. Dafür muss er grob mit dem Hintergrundwissen bezüglich Um das Ergebnis in ein per Ethernet übertragbares Signal zu
aller beteiligten Technologien vertraut sein. Ein wichtiges Hinter- wandeln, müssen alle Messwerte digitalisiert werden. Die Ana-
grundwissen: „Realtime“ ist in der Computerwelt eigentlich nicht log-Digital-Wandlung benötigt jedoch Zeit, was sich wiederum
möglich. Vielmehr bezeichnet Realtime-Computing ein mehr auf die Zykluszeit der Messungen auswirkt. Diese könnte sehr
oder weniger akzeptables Fehlerniveau. Fehler, die das Ergebnis klein sein – dann müsste man allerdings eine recht große Band-
nicht über ein festgelegtes Maß hinaus beeinflussen, werden bil- breite des verwendeten Ethernets in Anspruch nehmen. Ange-
ligend in Kauf genommen. Im Computing geschieht also nichts sichts der Tatsache, dass sich der Wasserstand eines Staudamms
sofort und unmittelbar – es gibt immer einen endlichen Wert, ziemlich langsam verändert, scheint es jedoch ausreichend, alle
den wir nicht überschreiten können. zehn Minuten eine Messung vorzunehmen. Das reduziert die er-
forderliche Bandbreite, so dass die Konvertierung langsamer ab-
Eine Folge dieser Endlichkeit sind Einschränkungen im Be- laufen könnte.
trieb der elektronischen Komponenten. Die daraus resultieren-
den Bus-Bandbreiten erfordern, dass man Datenerfassungszyk- Dieses Beispiel verdeutlicht, wie ein System-Designer, der
len auf deterministische Weise betrachten muss, weil sonst nicht mit der grundsätzlichen Wirkungsweise der eingesetzten Tech-
gewährleistet ist, dass die Daten ihr gewünschtes Ziel auch tat- nologien vertraut ist, Optimierungen vornehmen kann, die die
sächlich erreichen. Im Fall von Edge-Computing bedeutet dies, Zeitanforderungen und damit letztlich auch die Kosten reduzie-
zu überlegen, wie Daten erfasst und digitalisiert werden – und ren. Moxas Ethernet-I/O-Module der IoLogik-Serien E1200 und
welche Frequenz sie erreichen müssen, damit die gewünschten E2200 geben ihm die Gelegenheit, genau solche Entscheidungen
Ergebnisse erzielbar sind. nachhaltig zu treffen und effizient zu steuern.
Konvertierungsdauer versus Zykluszeit Wo Messwerte zu Daten werden
In der realen Welt gibt es nur drei Arten von Daten: ein Puls- Wenn im nächsten Schritt Signale und Werte kombiniert wer-
oder digitales Signal, eine Ereigniszählung oder einen analogen den, gewinnen die abgeleiteten Daten an Bedeutung. In unserem
Wert. All diese Daten bilden Ereignisse ab. Allerdings stehen die Staudammbeispiel könnten die Messwerte um die Tageszeit, an
Ereignisse in keinem inhärenten Zusammenhang mit den zuge- der die betreffende Messung durchgeführt wurde, angereichert
hörigen Werten, so dass wir Menschen sie in einen Sinnzusam- werden. Aber wo vereinigt man die Daten am sinnvollsten? Klar
menhang stellen müssen. Ein Beispiel: Ein analoges System gibt ist, dass es irgendeine Form von Computing-Maschine braucht,
den Wert 147 aus, wir fügen die Einheit Meter hinzu und geben deren Leistungsfähigkeit auf die zu verarbeitenden Daten und
außerdem dem Objekt noch den Namen Staudamm. Dann liegt den Zweck der letztlich gewonnenen Informationen abgestimmt
die Vermutung nahe, dass es sich beim Wert 147 um den aktuel- sein muss. Grundsätzlich gibt es zwei mögliche Computertypen:
len Wasserstand des Staudamms handelt. Nehmen wir an, dass –– Cloud-Computer sind zentral in einem Datennetzwerk
dieser Messwert in regelmäßigen Zeitabständen ausgelesen wer- untergebracht, beispielsweise im Rechenzentrum des
den soll. Staudammbetreibers;
E&E | Ausgabe 4.2018 25E D G E - C O M P U T I N G
Verglichen mit einer herkömmlichen
SPS beziehungsweise einem Proto-
koll-Gateway sorgen IIoT-Gateways
für eine drastische Reduktion der
Zeitzyklen der Datenerfassung und
-übertragung sowie für die Befehls-
ausgabe.
–– Edge-Computer arbeiten in den Außenbezirken des Netz- den soll. Davon ausgehend muss er den Zeitpunkt festlegen, an
werks, beispielsweise direkt bei den Sensoren. dem die Datenpunkte verfügbar sein sollen.
Cloud-Computer sind im Vergleich zu Edge-Computern sehr Mit Hilfe von Edge-Computern lassen sich Daten auch bün-
leistungsstark. Wird also eine hohe Leistung benötigt, empfiehlt deln, sodass ihr Empfang in der Cloud kostengünstiger wird. Bei-
es sich, die Datenverarbeitung in die Cloud zu verlegen. Der spielsweise könnte der Edge-Computer die Abflussrate und wich-
Nachteil liegt auf der Hand: Um Daten verarbeiten zu können, tige Ereignisse wie die Öffnung der Überläufe kontinuierlich, den
muss der Cloud-Computer diese erst erhalten. Im Fall unseres aktuellen Wasserstand des Staudamms jedoch nur einmal pro Tag
Staudamms hieße das, dass alle Messdaten an den Cloud-Com- übermitteln. Der Cloud-Computer hat dann ausreichend Infor-
puter gesendet werden müssen. Aber was, wenn sich der Damm mationen, um den Wasserstand und die Menge des ins Versor-
nach einem heftigen Regenguss zu rasch füllt und die Überläufe gungsnetz fließenden Wassers mit ausreichender Genauigkeit zu
aus Sicherheitsgründen schnellstmöglich geöffnet werden müs- bestimmen und in die Zukunft hochzurechnen.
sen? Genügt dann die Geschwindigkeit, mit der die Daten zum
Cloud-Computer und zurück gelangen, um eine ausreichend Der weitaus größte Vorteil von Edge-Computern hängt je-
schnelle Reaktion auszulösen? Außerdem ist zu bedenken, dass doch mit der Tatsache zusammen, dass die aus der realen Welt
die Datenübertragung in die Cloud bares Geld kostet. eingehenden Daten verschiedenste Formate haben können: rohe
serielle ASCII-Daten, Modbus-, GOOSE-, Profinet- oder Profi-
Daten bündeln entlastet die Cloud bus-Nachrichten und viele mehr. Alle diese Nachrichtentypen
enthalten Zusatzinformationen, das heißt einen Mehraufwand,
Ein Edge-Computer hingegen ist sehr nahe an den Geräten, die für Bestätigungen und zur Gewährleistung der Dateninte-
deren Daten er verarbeitet. Üblicherweise, jedoch nicht zwangs- grität erforderlich sind. Solche Zusatzdaten schlagen bei der Ge-
weise, ist er auf das lokale Netzwerk begrenzt. Das ermöglicht samtbandbreitennutzung ebenfalls zu Buche, ohne jedoch einen
eine effiziente lokale Bandbreitennutzung, während nur wenige, direkten Vorteil bei der tatsächlichen Berechnung zu bringen. Ein
im Vorfeld festgelegte Informationen an das High-End-Cloud- Edge-Computer kann die verschiedenen Datentypen in ein ein-
Modell weitergeleitet werden. Der System-Designer kann das heitliches Format umwandeln, was die Datenübertragung auf das
System so gestalten, dass simple Entscheidungen innerhalb des Nötigste beschränkt, verstärkte Time-outs verringert und zusätz-
Edge-Bereichs getroffen werden können. Bezüglich der Daten- liche Verarbeitungsschritte in der Cloud vermeidet. Sobald das
übertragung in die Cloud kann er wählen, ob die Übermittlung System einmal läuft, senden die Sensoren ihre Daten nur dorthin,
ereignisgesteuert oder (periodisch) abgefragt durchgeführt wer- wo diese wirklich nützlich sind.
26 E&E | Ausgabe 4.2018Sie können auch lesen
