Edge-cloud infrastructure
Edge-cloud infrastructure
Vernetzung, Datenmanagement und Bereitstellung der Digitalen Zwillinge
Eine Edge-Cloud-Infrastruktur bildet das technische Fundament für Datenerfassung, -übertragung, -speicherung und -verarbeitung in vernetzten Fertigungsumgebungen und ermöglicht dem digitalen Zwilling, Daten aus Prozesssimulation, Maschinendatenerfassung, Werkzeugverwaltung und Qualitätsmessung konsistent zusammenzuführen. Die Architektur kombiniert zwei komplementäre Ebenen: Die Edge-Ebene verarbeitet zeitkritische Signale wie Schwingungen oder Kraftmessungen direkt vor Ort mit kurzen Reaktionszeiten; die Cloud-Ebene übernimmt die zentrale Speicherung, Verwaltung und übergreifende Auswertung aller Stationsdaten. Steuerungen, Sensoren und IT-Systeme wie MES oder ERP werden über standardisierte Schnittstellen angebunden, wobei Datensicherheit, Zugriffsrechte und Systemverfügbarkeit grundlegende Gestaltungsprinzipien bilden.
Edge-cloud infrastructure
Praxisbeispiel Industriedatenmanagement
Das Fraunhofer IPT verfügt über eine leistungsfähige Edge-Cloud-Infrastruktur, die als technisches Rückgrat für den digitalen Zwilling und datengetriebene Fertigungsprozesse dient. Zeitkritische Prozessdaten werden über Edge-Systeme in unmittelbarer Nähe der Maschinen verarbeitet, während die Cloud-Ebene die zentrale Verwaltung, Speicherung und Bereitstellung von Daten und Diensten übernimmt. Die Infrastruktur basiert auf OpenStack zur Verwaltung virtueller Maschinen, Kubernetes zur Orchestrierung containerisierter Anwendungen und Docker für den Betrieb skalierbarer Softwaredienste. Mit einer Rechenkapazität von über 200 CPU-Kernen, rund 1,5 TB Arbeitsspeicher (RAM) sowie mehr als 270 TB Speicherkapazität bietet sie die notwendigen Ressourcen für Simulationen, Datenanalysen und den Betrieb digitaler Zwillinge. Standardisierte Netzwerkzonen und sichere Schnittstellen ermöglichen zudem die geschützte Anbindung von Werkzeugmaschinen, Sensorik und externen Forschungspartnern.
Edge-cloud infrastructure
Praxisbeispiel Forschungsdatenmangement
Am MTI schafft die gemeinsam genutzte Edge-Cloud-Infrastruktur des Demonstrators eine unmittelbar nutzbare Grundlage für die Erforschung des Forschungsdatenmanagements. Im laufenden Betrieb entstehen heterogene Datensätze – darunter Messdaten, Simulationsergebnisse, Prozessparameter und Qualitätsnachweise –, die über die gemeinsame Infrastruktur erfasst, verarbeitet und bereitgestellt werden. Diese reale Datenvielfalt ermöglicht es, zentrale Fragestellungen des wissenschaftlichen Datenmanagements unter authentischen Bedingungen zu untersuchen: Wie lassen sich Forschungsdaten strukturiert zusammenführen und einheitlich beschreiben? Wie können die FAIR-Prinzipien – Findable, Accessible, Interoperable und Reusable – in einer vernetzten Forschungsinfrastruktur umgesetzt werden? Dabei greift das MTI nicht nur auf eigene Infrastruktur- und Edge-Cloud-Ressourcen zurück, sondern nutzt bedarfsgerecht auch leistungsfähige Ressourcen im Verbund der RWTH, etwa die durch das IT Center bereitgestellten Rechencluster. Dadurch können Konzepte und Werkzeuge des Forschungsdatenmanagements schneller, praxisnäher und unter realitätsnahen Skalierungsbedingungen entwickelt und evaluiert werden.
