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Produktionsnahe Rechenpower: Sichere Edge Datacenter für die Industrie

21.02.2019. Moderne Produktionsanlagen liefern laufend wertvolle Datenströme. Genutzt werden kann dieser Datenschatz aber nur mit leistungsfähigen Rechenzentren und zwar in direkter Nähe zur Produktion. Daher benötigen Unternehmen ein Konzept, um schnell und sicher neue Rechenkapazität direkt an den Datenquellen und damit auch in Fabrikhallen zu realisieren. Modular aufgebaute Edge Datacenter bieten dafür die passende Lösung, die sich in Form eines Containers auf dem Firmengelände und in ebenso in Fabrikhallen aufstellen lassen.

Edge Datacenter sind dezentrale IT-Systeme, die Rechenleistung direkt an den Ort der Datenerzeugung bringen. Sie stehen in unmittelbarer Nähe der Datenquellen und unterstützen damit schnellste Daten-Erstverarbeitung. Darüber hinaus sind sie mit Cloud-Rechenzentren verbunden, da dort eine nachgelagerte Auswertung stattfindet. Software-Anwendungen in angeschlossenen Rechenzentren nutzen schliesslich diese hochaktuellen Daten, um rechenintensive Analysen durchzuführen.

Ein Edge Rechenzentrum ist so konzipiert, dass Unternehmen die Lösung über vorkonfigurierte, standardisierte Module an die benötigte Leistungsfähigkeit anpassen können. Module für Klimatisierung und Stromversorgung sowie IT-Racks und Sicherheitskomponenten sind bereits aufeinander abgestimmt.

Für jeden Einsatzzweck die passende Leistung

Je nach Anforderung und Einsatzgebiet gibt es ganz unterschiedliche Leistungsklassen von Edge-Systemen. Diese übernehmen beispielsweise als Edge Gateway Aufgaben zur Datenkonsolidierung direkt vor Ort und initiieren anschliessend den Transfer in nachgelagerte Cloud-Rechenzentren. Aber auch erste Analysen und Auswertungen nahe an der Datenquelle sind damit möglich. Kleinere Systeme übernehmen zum Beispiel die erste Aggregation von Sensordaten in einer Fertigungsstrasse und tragen so dazu bei, Abläufe in der Produktion weiter zu optimieren. Es sind aber auch Edge Datacenter verfügbar, die als leistungsstarkes Rechenzentrum die Compute-Leistung an dem jeweiligen Standort erheblich steigern.

Anforderungen bestimmen die Konfiguration

Die Auswahl der benötigten Lösung und Leistungsklasse richtet sich nach den Geschäftszielen. Davon leiten Fach- und IT-Experten die passenden Software-Anwendungen ab. Basierend auf diesem Anforderungskatalog wird die Konfiguration eines Edge Datacenters bestimmt. Eine Reihe von Kriterien sind hierbei zu beachten: So müssen Edge Systeme schnell und unkompliziert einsetzbar sein, damit sich die Anforderungen aus den Fachbereichen zeitnah umsetzen lassen. Ideal ist ein Komplettsystem, das der Hersteller fertig montiert übergibt, das im Plug-&Play-Verfahren an Energieversorgung und Netzwerktechnik angeschlossen wird und bei dem die Kälteversorgung bereits implementiert ist.

Zum Aufbau der Rechenzentren eignen sich häufig Containerlösungen. Zu den generellen Vorteilen von IT-Containern zählen die Stabilität und Sicherheit durch die Verwendung von Stahlwänden sowie die hohe Mobilität der Lösung, die es erlaubt, ein Rechenzentrum sehr flexibel auf dem Firmengelände oder innerhalb von Lager- und Produktionshallen aufzustellen. Die technologische Ausführung dieser Varianten kann ganz unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise als einfacher Technikschrank oder auf Basis eines speziell gesicherten IT-Racks, das mit einer zusätzlichen Schutzhülle umgeben ist. Wer mehr Leistung benötigt, realisiert ein leistungsstarkes Edge Datacenter auf Basis eines modularen Rechenzentrums-Container mit wetterfester Ummantelung. Eine solche Lösung wird in direkter Nähe der Datenerzeugung innerhalb oder ausserhalb von Gebäuden aufgestellt und unterstützt bei entsprechender Kühltechnologie eine Leistung von bis zu 35 kW pro IT-Rack.

Weiterhin sollte der Betrieb von Edge Systemen automatisiert und weitgehend wartungsfrei erfolgen, um die laufenden Kosten zu verringern. Dafür ist ein umfassendes Monitoring notwendig, das die Stromversorgung, die Kühlung sowie eine Branderkennung und -löschung umfasst.

Produktionsausfall vermeiden

Für weitergehende Sicherheitsansprüche lässt sich ein Edge Datacenter in einer Raum-in-Raum-Umgebung errichten: Eine solche Sicherheitszelle bietet höchsten Schutz bei Staub, Schutz und Feuer. Während in Büroumgebungen die IP 22-Schutzart (IP = International Protection) ausreicht, benötigen Industrie 4.0-Installationen Schutzarten bis IP 55. Derart gesicherte Schränke helfen dabei, schädliche Staubablagerungen im Innern zu vermeiden. Ausserdem verfügen sie über einen vollständigen Berührungsschutz und sind gegen Strahlwasser aus allen Richtungen geschützt. Für den Brandschutz sind ebenfalls geeignete Lösungen notwendig, wie eine im Technikschrank installierte Löschanlage. Diese sollte eine Brandfrüherkennung und ein Aktivlöschsystem verwenden, um zu verhindern, dass es zu einem grösseren Feuer kommt. Somit muss ein Unternehmen weder die komplette Produktion stoppen noch die Fabrikhalle evakuieren, weil das Netzteil eines Netzwerkverteilers zu schmoren anfängt.

Welche Schutzklasse für den physikalischen Schutz letztlich notwendig ist, entscheiden Faktoren wie der Standort oder die benötigte Ausfallsicherheit. Darüber hinaus ist es wichtig, Gehäuse- und Rack-Türen sowie die Seitenwände der Racks zu überwachen. Elektronische Türschlösser erleichtern zudem die Auswertung, wann welche Mitarbeiter Zugriff auf die IT hatten. Bei einer Fernwartung oder Notfällen kann es notwendig sein, das System komplett herunterzufahren und dafür auch die Stromversorgung zu unterbrechen. Hierfür werden schaltbare PDUs (Power Distribution Unit) benötigt.

Sichere Edge-Rechenzentren für Industrie 4.0

Unternehmen aus der Stahlindustrie nutzen bereits sichere Edge-Infrastrukturen mit IT-Containern. Die Unternehmen möchten ihre Daten aus Forschung, Produktentwicklung, Fertigung oder Kundenservice unternehmensweit verwenden. Um die hohen Datenmengen produktionsnah verarbeiten zu können, passen die Organisationen ihre IT-Infrastruktur an. Beispielsweise thyssenkrupp Steel nutzt Rittal Data Center Container (RDCC) mit vorkonfigurierten Komponenten für Kühlung oder Stromversorgung für einen sicheren und schnellen Aufbau der Infrastruktur. Der Stahlproduzent fertigt mehrere Hundert Stahlprodukte in stark automatisierten Fertigungsstätten. Viele Abläufe werden hier über Sensoren und Roboter gesteuert, sodass leistungsfähige IT-Systeme in unmittelbarer Nähe der Produktionsstandorte notwendig sind. Niedrige Latenzzeiten und schnelle Datenverfügbarkeit gehören damit zu den zentralen Anforderungen an die Edge-Systeme. Gleichzeitig muss die IT-Infrastruktur vor unbefugtem Zugriff und den rauen Produktionsumgebungen geschützt werden – hier bieten IT-Container mit IP 56-Schutzklasse die notwendige Sicherheit.

„Die Rittal Data Center Container sind ein wesentlicher Baustein in unserem ganzheitlichen Sicherheitskonzept und erfüllen unsere Anforderungen nach höchsten Sicherheitsstandards. Die im Rahmen der Partnerschaft mit Rittal entstandenen Edge-Rechenzentren stellen wir direkt an unseren Produktionsstandorten auf und können damit zusätzlich auch IoT-Szenarien effizient und sicher unterstützen“, sagt Dr. Michael Kranz, CIO bei thyssenkrupp Steel.

Sichere Edge für Smart Services

So unterstützen flexibel skalierbare Edge-Systeme Unternehmen dabei, ihre IT-Infrastruktur unter Einhaltung höchster Sicherheitsstandards an den jeweiligen Stand der Digitalisierungsinitiativen anzupassen und IT-Ressourcen aus der Cloud zu integrieren. Auf Grundlage neu gewonnener Daten und immer mehr IT-gestützten Abläufen können so schliesslich neue Dienstleistungen entstehen, wie eine Wartung für Stahlerzeugnisse und andere Smart Services.

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