Czym jest przetwarzanie brzegowe i dlaczego zyskuje na znaczeniu?
Rosnąca liczba inteligentnych urządzeń podłączonych do sieci przekłada się na olbrzymią ilość danych, które są przez nie generowane. Odpowiednia ich analiza może przynieść przedsiębiorstwu wiele korzyści. W takiej sytuacji wyzwaniem staje się jednak wydajne przetwarzanie tych danych. Dlatego też coraz popularniejsze staje się tzw. przetwarzanie brzegowe, które należy obecnie do najważniejszych trendów technologicznych.
Spis treści
- Czym jest przetwarzanie brzegowe?
- Koncepcja przetwarzania brzegowego
- Korzyści z wdrożenia przetwarzania brzegowego
- Przetwarzanie brzegowe w praktyce
W typowych zakładach produkcyjnych, w których pracują inteligentne maszyny i urządzenia, gromadzone przez nie dane są następnie przesyłane do centralnego serwera zlokalizowanego np. w centrum danych lub w chmurze. Tam poddawane są one obróbce i analizie i na tej podstawie podejmowane są następnie odpowiednie działania. W przypadku dużych przedsiębiorstw, z dużą liczbą oddziałów gromadzone są olbrzymie zbiory danych, których efektywne gromadzenie, przesyłanie i analiza wymaga potężnych nakładów na odpowiednią infrastrukturę teleinformatyczną, a i tak czas, jaki upływa od pozyskania danych do uzyskania informacji zwrotnej, może być niesatysfakcjonujący.
Czym jest przetwarzanie brzegowe?
Rozwój przedsiębiorstw w kierunku Przemysłu 4.0, urządzeń podłączonych do Internetu Rzeczy (IoT) i wreszcie inteligentnych rozwiązań sprawia, że ilość pozyskiwanich danych będzie się zwiększać z dużą prędkością. Do tego należy dodać często duże odległości między centrami danych a miejscami, gdzie te dane są pozyskiwane.
Dlatego niezbędne będzie wprowadzanie rozwiązań, które umożliwią sprawną i bezpieczną analizę danych w czasie rzeczywistym. I w tym właśnie celu coraz częściej wdraża się tzw. przetwarzanie brzegowe (ang. edge computing), które jest przeciwieństwem przetwarzania opartego na większych lokalizacjach, w tym przetwarzania danych w chmurze (ang. cloud computing).
Oznacza to, że część czynności związanych z obróbką pozyskanych danych realizowana jest bezpośrednio w pobliżu urządzeń końcowych, czyli na peryferiach sieci, a nie w jednostce centralnej.
Koncepcja przetwarzania brzegowego
Koncepcja przetwarzania brzegowego opiera się na tzw. zasadzie 3C, tj. komunikacja (connect), przetwarzanie danych (compute) i sterowanie (control). W tym celu systemy brzegowe wyposażone są w odpowiednią technologię, która zapewnia komunikację, odpowiednią moc obliczeniową, funkcje analityczne i możliwość sterowania. W ramach architektury brzegowej działające w niej urządzenia są zintegrowane z odpowiednimi czujnikami, które gromadzą dane, urządzeniami wykonawczymi, które nimi sterują, i systemami gromadzenia danych.
W praktyce koncepcja Edge Computing sprowadza się więc do tego, że to na umiejscowionym na krawędzi sieci module obliczeniowym dokonuje się wstępna analiza zebranych danych. Na tej podstawie podejmowane są autonomiczne decyzje, czy należy natychmiast podjąć jakieś działania, które z zebranych danych należy przechowywać np. w chmurze lub centrum danych, a które dane są mało istotne i nie ma potrzeby ich analizowania i przechowywania.
Korzyści z wdrożenia przetwarzania brzegowego
Przetwarzanie danych na brzegu sieci jest dużo efektywniejsze i zapewnia mniejsze opóźnienia. Jest to szczególnie ważna kwestia w tych aplikacjach, w których wszelkie opóźnienia są niedopuszczalne, np. przy produkcji elementów wymagającej dużej prędkości, a jednocześnie odbywającej się z dużą prędkością. Tym samym zmniejsza się ryzyko występowania kosztownych przerw w produkcji. Dokonywana na bieżąco analiza danych pozwala również śledzić w czasie rzeczywistym wszystkie istotne parametry procesu i w razie pojawienia się odstępstw od zakładanych poziomów pozwala na szybką reakcję.
Istotną zaletą systemów wykorzystujących przetwarzanie brzegowe są niższe koszty funkcjonowania sieci. W normalnych warunkach przy transmisji dużych zbiorów danych niezbędna jest sieć o dużej przepustowości. W sytuacji przetwarzania części danych lokalnie do jednostki centralnej trafia już dużo mniejsza ilość danych. Także sama infrastruktura do przetwarzania danych nie wymaga już tak dużych mocy obliczeniowych. Również w przypadku rozbudowy sieci IoT o kolejne urządzenia nie następuje gwałtowny wzrost obciążenia sieci i konieczność jej rozbudowy.
Przesyłanie dużych zbiorów danych między różnymi lokalizacjami (często między państwami) wiąże się z większym ryzykiem ataków hakerskich, a także z możliwością pojawienia się innych luk w systemach bezpieczeństwa. Mniejsze jest także ryzyko uszkodzenia przesyłanych danych w wyniku np. zaniku napięcia sieciowego, przerw w łączności z siecią czy innej przerwy w połączeniu. Jest to szczególnie istotne w przypadku trudniej dostępnych lokalizacji o ograniczonym zasięgu.
Przetwarzanie brzegowe w praktyce
Koncepcja Edge Computing jest jedną z kluczowych technologii w ramach czwartej rewolucji przemysłowej. Jej zastosowanie stale się powiększa, ale już obecnie odgrywa kluczową rolę w wielu różnych aspektach funkcjonowania przedsiębiorstwa produkcyjnego.
Jednym z przykładów zastosowania przetwarzania brzegowego jest predykcyjne utrzymanie ruchu w przypadku kluczowych dla danego procesu maszyn czy urządzeń. Urządzenia brzegowe w czasie rzeczywistym monitorują wszystkie istotne parametry procesu i w momencie pojawienia się pierwszych nieprawidłowości pracownik ma możliwość szybkiej reakcji i zapobiegnięcia w ten sposób usterki czy zatrzymania całej linii produkcyjnej.
Brzegowe przetwarzanie danych będzie istotne we wszystkich mobilnych maszynach i urządzeniach, które będą wymagały szybkiej analizy pozyskiwanych informacji. Mowa tu m.in. o robotach przemysłowych, autonomicznych robotach mobilnych, ale również o samochodach autonomicznych czy dronach. Nieograniczone możliwości użycia przed przetwarzaniem brzegowym daje również szeroko pojęta automatyka przemysłowa, która coraz śmielej sięga po urządzenia z obszaru Internetu rzeczy. Oczekuje się, że przetwarzanie brzegowe będzie też kluczowe dla funkcjonowania wielu różnorodnych aplikacji z innych obszarów, w tym branży usługowej oraz transportowej.
Przetwarzanie brzegowe z pewnością nie zastąpi centralnej analizy danych, która w kluczowych aspektach jest niezastąpiona, gdyż dokonuje wszechstronnej analizy na podstawie wszystkich danych pozyskanych z przedsiębiorstwa (także z różnych lokalizacji). Z całą pewnością jednak jest to rozwiązanie, które może zapewnić dodatkowe korzyści, zwłaszcza w sytuacjach, w których szybka reakcja na różnego rodzaju nieprawidłowości jest niezbędna.
Z cyklu "Nowe technologie w przemyśle" polecamy artykuły:
- Wirtualna i rozszerzona rzeczywistość - o nowoczesnych technologiach w przemyśle
- Co to jest sztuczna inteligencja i jakie daje możliwości w logistyce magazynowej?
- Na czym polega elastyczność w produkcji? Dlaczego jest obecnie tak ważna i jak ją uzyskać?
