Hohe Verfügbarkeit ist eine Voraussetzung für edge computing. Hier erfahren Sie, was Verfügbarkeit ist, wie Sie sie verbessern können und warum Hochverfügbarkeit eine wesentliche Voraussetzung für edge computing.
Was bedeutet Verfügbarkeit?
Hatten Sie schon einmal Probleme mit Ihrem PC? In einem solchen Fall ist der PC nicht mehr zu gebrauchen, bis er für den ursprünglichen Zweck repariert ist. Sie werden Ihren PC nicht benutzen können, bis Sie ihn repariert haben. PCs mit geringer Auslastung werden in solchen Fällen als “niedrige Verfügbarkeit” bezeichnet. Auf der anderen Seite werden Systeme mit hohen Nutzungsraten als “hochverfügbar” bezeichnet, weil sie nur schwer kaputt zu kriegen sind und weiterhin stabil laufen, oder weil sie ein System haben, das selbst bei einem Ausfall sofort repariert werden kann. Mit anderen Worten: Sie können sich die Verfügbarkeit so vorstellen, dass Sie Ihr System nutzen können, wenn Sie es nutzen wollen. Es ist wichtig zu wissen, dass es Begriffe mit ähnlicher Bedeutung gibt, wie “Zuverlässigkeit” und “Wartbarkeit”. “Zuverlässigkeit” ist in erster Linie eine Art Schwierigkeit, ein System zu brechen. Der Fall des Bruchs ist die Frage, wie lange man nach der Inbetriebnahme noch problemlos arbeiten kann. Die Zuverlässigkeit wird im Allgemeinen auf Zeitbasis mit Hilfe eines Indikators ausgedrückt, der als mittlere Zeit zwischen zwei Ausfällen bezeichnet wird (auch bekannt als MTBF für “Mean Time Between Failure”). Je höher der MTBF-Wert ist, desto länger ist das Intervall zwischen den Ausfällen, was bedeutet, dass das Gerät zuverlässiger ist.
Eine weitere “Wartungsfreundlichkeit” steht für die Einfachheit von Wartung und Reparatur. Mit anderen Worten: Wie lange dauert es, bis ein Problem auftritt? Es ist üblich, dies auf Zeitbasis zu betrachten, wobei ein Indikator verwendet wird, der auf Englisch Mean Time To Recovery (MTTR) genannt wird. MTTR ist, im Gegensatz zu MTBF, mit einer niedrigeren Zahl besser. Mit anderen Worten: Je kürzer die Zeit bis zur Wiederherstellung, desto wartungsfreundlicher ist sie.
Die Verfügbarkeit wird im Allgemeinen als “Nutzungsrate” bezeichnet, die sich aus der Summe von MTTR und MTBF ergibt. Mit anderen Worten: Die Beziehung zwischen der Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Wartungsfreundlichkeit verbessert auch die Verfügbarkeit.
Da jedes System, auch Produktionssysteme, so hoch sein sollte, wie es die Kosten erlauben, wurden verschiedene Maßnahmen zur Erhöhung der Verfügbarkeit ergriffen. Schauen wir uns das einmal genauer an.
Wie kann ich die Verfügbarkeit erhöhen?
- Bereitstellung von Redundanz
Es ist üblich, ein System mit “Redundanz” auszustatten, um die Redundanzverfügbarkeit zu erhöhen. Ein Beispiel für Redundanz ist der Einsatz von zwei identischen Systemen. Wenn Sie zwei Systeme abwechselnd betreiben, können Sie auf dem anderen weiterarbeiten, wenn eines ausfällt. Es gibt zwar ein laufendes System, aber es ist ein großer Vorteil, wenn man jederzeit dasselbe System weiter nutzen kann. An vertrauten Orten haben Verkehrsflugzeuge immer zwei oder mehr Triebwerke, um Redundanz und Verfügbarkeit zu gewährleisten. - Im Falle von Informationssystemen
ist eine Möglichkeit, eine stabile Version des Betriebssystems und der Software zu verwenden, eine nachgewiesene Erfolgsbilanz. Diese Software reagiert schnell auf Probleme, und selbst wenn es einen Fehler oder ein Problem gibt, werden diese oft sofort behoben, so dass ein relativ stabiler Betrieb erwartet werden kann. - Bei Produktionssystemen
ist die Verbesserung der Wartungsfähigkeit auch eine Möglichkeit, die Verfügbarkeit zu erhöhen. Heutzutage werden häufig Sensoren in Produktionsanlagen installiert, um die Wartungszeit zu verkürzen und Ausfälle vorherzusagen. Indem unnatürliche Bewegungen von Produkten und Anlagen mit Sensoren erkannt, mit edge Servern verarbeitet und Reparaturpersonal schnell benachrichtigt wird, kann die Zeit zwischen Ausfall und Reparaturbeginn verkürzt werden (Fernüberwachung). Wenn der edge Server über die Fähigkeit verfügt, zu lernen, ist es außerdem möglich, Ausfälle vorherzusagen. Dies wird als vorausschauende Wartung bezeichnet und edge computing wird als eine Technologie betrachtet, die einen großen Beitrag zu dieser Erkenntnis leistet.
Der Bedarf an hoher Verfügbarkeit in edge computing
Ausgehend von den bisherigen Grundkenntnissen über die Verfügbarkeit betrachten wir die Halbleiterproduktionslinie als konkrete Situation, in der eine hohe Verfügbarkeit erforderlich ist. Die Hauptfeinde der Halbleiterproduktionslinie sind Staub und Stäube. Der Grund dafür ist, dass Halbleiter in Nanometern (einem Milliardstel Meter) konstruiert sind und bei der Herstellung natürlich sehr fein arbeiten. Aus diesem Grund kann selbst Staub, der für das menschliche Auge unsichtbar ist, in der Nanometerwelt große Auswirkungen haben.
Staub bewegt sich in der Luft und diffundiert daher, wenn der Luftstrom gestört wird. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Luftstrom immer zu kontrollieren, und in Reinräumen strömt die Luft unbedingt von oben nach unten, was als Abwärtsströmung bezeichnet wird. Da die Luft auch beim Öffnen und Schließen der Tür gestört wird, ist es durchaus möglich, diesen Einfluss so weit wie möglich zu vermeiden, indem der Ein- und Ausgang des Reinraums als Doppeltür ausgeführt wird.
Der Mensch ist jedoch das Element, das diese strengen Mechanismen durchbricht. Der Mensch bewegt sich, und zwar mit allen Mitteln, so dass die Luft fließt. Außerdem können Schweiß und Atemluft die Halbleiterwafer verunreinigen. Solange der Mensch aktiv ist, gelangen diese Schadstoffe mit allen Mitteln nach außen und können nicht aufgehalten werden.
Aus diesem Grund wird in Reinräumen der unbeaufsichtigte Betrieb oft so weit wie möglich ohne Menschen durchgeführt, außer beim Anfahren der Anlage und bei der Wartung. Die Fernüberwachung mit edge computingwird, wie bereits erwähnt, in diesen Umgebungen als sehr effektiv angesehen.
Ein weiterer Grund für die hohe Verfügbarkeit ist, dass der Gesamtpreis der Anlage extrem hoch ist. Da es sich bei der Halbleiterherstellung um ein sehr feines Verfahren handelt, ist oft eine Präzision nahe der Grenze erforderlich, und es ist nicht ungewöhnlich, dass die Anlage Hunderte von Milliarden bis in einigen Fällen mehr als 100 Milliarden Yen kosten kann. Da es sich außerdem um eine Marktstruktur handelt, in der sich die Nachfragewelle erheblich ändert, ist es üblich, Kapitalinvestitionen zu tätigen, um eine Produktionslinie auf einmal zu starten. Um die Investitionskosten so schnell wie möglich wieder hereinzuholen, wird die Anlage 24 Stunden am Tag und 365 Tage im Jahr in Betrieb sein. In gewissem Sinne ist es natürlich, dass in einem solchen Umfeld eine hohe Verfügbarkeit der Produktionsanlagen erforderlich ist.
Was ist, wenn Sie eine niedrige Verfügbarkeit edge computing auf diesen hochverfügbaren Produktionslinien? Die Funktion eines edge -Servers besteht im Wesentlichen darin, nicht nur Produktdaten zu sammeln, sondern auch plötzliche Ausfälle und Defekte in den Produktionsanlagen zu überwachen und die zuständige Abteilung zu benachrichtigen. Mit anderen Worten, es ist notwendig, Defekte und Störungen, von denen man nicht weiß, wann sie auftreten werden, ständig zu überwachen. Wenn die Server von edge , die ständig überwacht werden müssen, häufig gestoppt werden, können sie ihre Aufgabe, Störungen an den Produktionsanlagen zu erfassen, nicht erfüllen. Mit anderen Worten, die hohe Verfügbarkeit von edge Servern kann eine grundlegende Eigenschaft sein, die von edge Servern verlangt wird.
Was die Kosten betrifft, so sollten Sie sich bei edge für eine hohe Verfügbarkeit der Server entscheiden.
Heutzutage hat sich die Lebensdauer der Verkaufszyklen verschiedener Produkte verkürzt. Infolgedessen ist es für das verarbeitende Gewerbe nicht mehr so ungewöhnlich, Produktionslinien schnell in Betrieb zu nehmen und Kapitalinvestitionen sofort zu amortisieren. Dies bedeutet auch, dass der unbeaufsichtigte Betrieb und der 24/7-Betrieb immer mehr zur Regel werden. Um die in diesen Umgebungen erforderliche hohe Verfügbarkeit zu erreichen, sollten Sie edge computing in Ihren Produktionssystemen einsetzen. Allerdings muss auch der Server edge selbst hochverfügbar sein, um mit dem Produktionssystem mithalten zu können. Soweit die Kosten akzeptabel sind, ist es daher am besten, den hochverfügbaren edge Server zu wählen.
