La alta disponibilidad es un requisito previo para edge computing. A continuación se explica qué es la disponibilidad, cómo se puede aumentar la disponibilidad y por qué la alta disponibilidad es esencial para edge computing.
¿Qué es la disponibilidad?
¿Ha tenido alguna vez problemas con su PC? En ese caso, el PC no podrá ser utilizado hasta que no se repare para el propósito original. No podrá utilizar su PC hasta que lo repare. Los PC con bajos índices de utilización en estos casos se denominan “baja disponibilidad”. Por otro lado, los sistemas con altos índices de utilización se denominan “de alta disponibilidad” debido a las situaciones en las que es difícil que se rompan y continúen funcionando de forma estable, o porque cuentan con un sistema que puede repararse inmediatamente incluso si fallan. En otras palabras, se puede pensar en la disponibilidad como en la medida en que se puede utilizar el sistema cuando se quiere utilizar. Es importante señalar que hay palabras que tienen significados similares, como “fiabilidad” y “mantenibilidad”. “Fiabilidad” es principalmente un tipo de dificultad para romper un sistema. El caso de rotura es el grado de dificultad de funcionamiento tras la puesta en marcha. La fiabilidad suele expresarse en función del tiempo mediante un indicador llamado tiempo medio entre fallos (también conocido como MTBF por “Mean Time Between Failure”). Cuanto más alto sea el valor MTBF, mayor será el intervalo entre fallos, lo que significa que es más fiable.
Otra “mantenibilidad” representa la facilidad de mantenimiento y reparación. En otras palabras, ¿cuánto tiempo se tarda en tener problemas? Es habitual pensar en esto en función del tiempo, para lo que se utiliza un indicador llamado en inglés Mean Time To Recovery (MTTR). El MTTR, al contrario que el MTBF, es mejor con un número más bajo. En otras palabras, cuanto más corto sea el tiempo de recuperación, más fácil de mantener es.
La disponibilidad se denomina generalmente “tasa de utilización”, que es la suma de MTTR y MTBF. En otras palabras, la relación entre la mejora de la fiabilidad y la mantenibilidad también mejora la disponibilidad.
Dado que cualquier sistema, incluidos los de producción, debe ser tan alto como el coste lo permita, se han tomado diversas medidas para aumentar la disponibilidad. Veámoslo concretamente.
¿Cómo puedo aumentar la disponibilidad?
- Proporcionar redundancia
Es habitual proporcionar “redundancia” al sistema para aumentar la disponibilidad de la misma. Un ejemplo de redundancia es tener dos sistemas idénticos. Si se ejecutan dos sistemas alternativamente, se puede seguir ejecutando en el otro si uno se detiene. Hay un sistema en funcionamiento, pero es una gran ventaja poder seguir utilizando el mismo sistema en todo momento. En lugares conocidos, los aviones siempre tienen dos o más motores para garantizar la redundancia y la disponibilidad. - En el caso de los sistemas de información
una forma de utilizar una versión estable del sistema operativo y del software es un historial probado. Este software responde rápidamente a los problemas, e incluso si hay algún fallo o problema, suelen resolverse inmediatamente, por lo que cabe esperar un funcionamiento relativamente estable. - En el caso de los sistemas de producción
el enfoque de mejorar la capacidad de servicio es también una forma de aumentar la disponibilidad. Hoy en día, se suelen instalar sensores en los equipos de fabricación con el objetivo de reducir el tiempo de mantenimiento y predecir los fallos. Si se detectan los movimientos no naturales de los productos y equipos con sensores, se procesan con los servidores de edge y se notifica rápidamente al personal de reparación, es posible reducir el tiempo entre el fallo y el inicio de la reparación (supervisión remota). Además, si el servidor edge tiene capacidad de aprendizaje, es posible predecir los fallos. Esto se denomina mantenimiento predictivo, y edge computing se considera una tecnología que contribuye en gran medida a esta realización.
La necesidad de alta disponibilidad en edge computing
Partiendo de los conocimientos básicos sobre disponibilidad vistos hasta ahora, consideremos la línea de producción de semiconductores como un escenario concreto en el que se requiere una alta disponibilidad. Los principales enemigos de la línea de producción de semiconductores son el polvo y las partículas. La razón es que los semiconductores están diseñados en nanómetros (una milmillonésima parte de un metro) y, por supuesto, realizan un trabajo muy fino en la fabricación. Por esta razón, incluso el polvo que es invisible para el ojo humano puede tener un gran impacto en el mundo de los nanómetros.
El polvo se mueve en el aire, por lo que se difunde cuando se altera el flujo de aire. Por esta razón, es necesario controlar siempre el flujo de aire, y en las salas limpias el aire fluye sin falta de arriba a abajo, lo que se denomina flujo descendente. Además, dado que el aire se ve perturbado incluso al abrir y cerrar la puerta, se puede evitar al máximo esta influencia haciendo que la entrada y la salida de la sala limpia sean de doble puerta.
Sin embargo, los seres humanos son los elementos que rompen estos estrictos mecanismos. Los humanos se mueven, por todos los medios, para que el aire fluya. Además, el sudor y la respiración pueden contaminar las obleas semiconductoras. Estos contaminantes humanos salen por todos los medios mientras estén activos por los seres humanos, y no se pueden detener.
Por esta razón, en las salas limpias, el funcionamiento desatendido se realiza a menudo sin poner humanos en la medida de lo posible, excepto para la puesta en marcha y el mantenimiento de la línea. La supervisión remota con edge computing, como se ha mencionado anteriormente, se considera muy eficaz en estos entornos.
Otra razón para la alta disponibilidad es que el precio total de la línea es extremadamente alto. Dado que la fabricación de semiconductores es un proceso muy fino, a menudo se requiere una precisión cercana al límite, y no es raro que la capacidad de la línea supere los cientos de miles de millones hasta, en algunos casos, más de 100.000 millones de yenes. Además, al tratarse también de una estructura de mercado en la que la oleada de demanda cambia significativamente, es habitual realizar inversiones de capital para poner en marcha una línea de producción de una sola vez. Para recuperar la inversión de capital lo antes posible, funcionará las 24 horas del día, los 365 días del año. En cierto sentido, es natural que la disponibilidad de los equipos de fabricación se exija a un alto nivel en un entorno así.
¿Qué pasa si se despliega la baja disponibilidad edge computing en estas líneas de producción de alta disponibilidad? Esencialmente, la función que se requiere de un servidor edge no es sólo la de recoger los datos de los productos, sino también la de supervisar las interrupciones repentinas y los defectos de los equipos de fabricación y notificarlos al departamento encargado. En otras palabras, es necesario supervisar constantemente los defectos y los problemas que no se sabe cuándo se van a producir. Si los servidores de edge que deben ser supervisados en todo momento se detienen con frecuencia, no podrán cumplir la función necesaria de recoger los problemas de los equipos de fabricación. En otras palabras, la alta disponibilidad de los servidores de edge puede ser una característica fundamental requerida de los servidores de edge .
En cuanto al coste, debería elegir una alta disponibilidad para los servidores de edge .
Hoy en día, la vida del ciclo de ventas de varios productos se ha acortado. En consecuencia, el estilo de poner en marcha rápidamente las líneas de producción y recuperar la inversión de capital de una vez ya no es tan inusual para la fabricación. Esto también significa que las operaciones desatendidas y las operaciones 24/7 son cada vez más habituales. Para lograr la alta disponibilidad que se requiere en estos entornos, es posible que desee implementar edge computing en sus sistemas de producción. Sin embargo, el propio servidor de edge también debe tener una alta disponibilidad que se ajuste al sistema de producción. Por lo tanto, en la medida en que el coste sea aceptable, es mejor elegir la alta disponibilidad de los servidores de edge .
