L’alta disponibilità è un prerequisito per edge computing. Ecco cos’è la disponibilità, come è possibile renderla più disponibile e perché l’alta disponibilità è essenziale per la gestione dei sistemi. edge computing.
Che cos’è la disponibilità?
Avete mai avuto problemi con il vostro PC? In questo caso, il PC non sarà utilizzabile finché non verrà riparato per lo scopo originale. Non sarete in grado di utilizzare il vostro PC finché non lo riparerete. I PC con bassi tassi di utilizzo in questi casi sono chiamati “a bassa disponibilità”. D’altra parte, i sistemi con alti tassi di utilizzo sono chiamati “altamente disponibili” perché sono difficili da rompere e continuano a funzionare in modo stabile, o perché hanno un sistema che può essere riparato immediatamente anche se si guasta. In altre parole, si può pensare alla disponibilità come a quanto si può usare il sistema quando lo si vuole usare. È importante notare che ci sono parole che hanno significati simili, come “affidabilità” e “manutenibilità”. L'”affidabilità” è principalmente un tipo di difficoltà nel rompere un sistema. Il caso di rottura è la difficoltà di funzionamento dopo l’avvio. L’affidabilità viene generalmente espressa su base temporale utilizzando un indicatore chiamato tempo medio tra i guasti (noto anche come MTBF per “Mean Time Between Failure”). Più alto è il valore MTBF, più lungo è l’intervallo tra i guasti, il che significa che è più affidabile.
La “manutenibilità” rappresenta la facilità di manutenzione e riparazione. In altre parole, quanto tempo ci vorrà dopo il verificarsi di un problema? È comune pensare a questo aspetto su base temporale, utilizzando un indicatore chiamato in inglese Mean Time To Recovery (MTTR). L’MTTR, contrariamente all’MTBF, è migliore con un numero più basso. In altre parole, quanto più breve è il tempo di ripristino, tanto maggiore è la manutenibilità.
La disponibilità è generalmente chiamata “tasso di utilizzo”, che è la somma di MTTR e MTBF. In altre parole, la relazione tra il miglioramento dell’affidabilità e della manutenibilità migliora anche la disponibilità.
Poiché qualsiasi sistema, compresi i sistemi di produzione, dovrebbe avere la massima disponibilità consentita dai costi, sono state adottate varie misure per aumentare la disponibilità. Vediamole nello specifico.
Come posso aumentare la disponibilità?
- Fornire ridondanza
È comune fornire “ridondanza” al sistema per aumentare la disponibilità di ridondanza. Un esempio di ridondanza è la presenza di due sistemi identici. Se si fanno funzionare due sistemi alternativamente, è possibile continuare a funzionare sull’altro se uno si ferma. C’è un solo sistema in funzione, ma è un grande vantaggio poter continuare a usare lo stesso sistema in ogni momento. In luoghi familiari, gli aerei di linea hanno sempre due o più motori per garantire ridondanza e disponibilità. - Nel caso dei sistemi informativi
un modo per utilizzare una versione stabile del sistema operativo e del software è una comprovata esperienza. Questo software è veloce nel rispondere ai problemi e anche se ci sono bug o problemi, spesso vengono risolti immediatamente, quindi ci si può aspettare un funzionamento relativamente stabile. - Nel caso dei sistemi di produzione
l’approccio al miglioramento della manutenibilità è anche un modo per aumentare la disponibilità. Al giorno d’oggi, i sensori vengono spesso installati nelle apparecchiature di produzione con l’obiettivo di ridurre i tempi di manutenzione e prevedere i guasti. Rilevando i movimenti innaturali di prodotti e apparecchiature con i sensori, elaborandoli con i server edge e avvisando rapidamente il personale addetto alle riparazioni, è possibile ridurre il tempo che intercorre tra il guasto e l’inizio della riparazione (monitoraggio remoto). Inoltre, se il server edge ha capacità di apprendimento, è possibile prevedere i guasti. Si tratta della cosiddetta manutenzione predittiva e edge computing è considerata una tecnologia che contribuisce notevolmente a questa realizzazione.
L’esigenza di un’elevata disponibilità in edge computing
Sulla base delle conoscenze di base sulla disponibilità viste finora, consideriamo la linea di produzione di semiconduttori come uno scenario concreto in cui è richiesta un’elevata disponibilità. I principali nemici della linea di produzione di semiconduttori sono la polvere e la polvere. Il motivo è che i semiconduttori sono progettati in nanometri (un miliardesimo di metro) e, ovviamente, svolgono un lavoro molto fine nella produzione. Per questo motivo, anche la polvere invisibile all’occhio umano può avere un grande impatto nel mondo dei nanometri.
Le polveri si muovono nell’aria e si diffondono quando il flusso d’aria è disturbato. Per questo motivo, è necessario controllare sempre il flusso d’aria e, nelle camere bianche, l’aria fluisce senza problemi dall’alto verso il basso, il cosiddetto downflow. Inoltre, poiché l’aria viene disturbata anche quando si apre e si chiude la porta, è possibile evitare il più possibile questa influenza rendendo l’ingresso e l’uscita della camera bianca a doppia porta.
Tuttavia, gli esseri umani sono gli elementi che rompono questi rigidi meccanismi. Gli esseri umani si muovono, con ogni mezzo, per far circolare l’aria. Inoltre, il sudore e la respirazione possono contaminare i wafer dei semiconduttori. Questi inquinanti umani fuoriescono con ogni mezzo, finché sono attivati dall’uomo, e non possono essere fermati.
Per questo motivo, nelle camere bianche, il funzionamento non presidiato viene spesso eseguito senza l’intervento di un operatore, tranne che per l’avvio e la manutenzione della linea. Il monitoraggio remoto con edge computing, come già detto, è considerato molto efficace in questi ambienti.
Un’altra ragione dell’elevata disponibilità è che il prezzo totale della linea è estremamente elevato. Poiché la produzione di semiconduttori è un processo molto fine, è spesso richiesta una precisione vicina al limite e non è raro che la capacità della linea superi le centinaia di miliardi e in alcuni casi i 100 miliardi di yen. Inoltre, trattandosi di una struttura di mercato in cui l’ondata di domanda cambia in modo significativo, è comune effettuare investimenti di capitale per lanciare subito una linea di produzione. Per recuperare al più presto l’investimento di capitale, la linea è attiva 24 ore su 24, 365 giorni all’anno. In un certo senso, è naturale che la disponibilità delle attrezzature di produzione sia richiesta a un livello elevato in un ambiente di questo tipo.
Cosa succede se si implementa una bassa disponibilità edge computing su queste linee di produzione ad alta disponibilità? In sostanza, la funzione richiesta a un server edge non è solo quella di raccogliere i dati relativi ai prodotti, ma anche di monitorare le interruzioni improvvise e i difetti delle apparecchiature di produzione e di avvisare il reparto responsabile. In altre parole, è necessario monitorare costantemente i difetti e i problemi che non si sa quando si verificheranno. Se i server edge , che devono essere monitorati in ogni momento, vengono fermati frequentemente, non saranno in grado di svolgere il ruolo necessario di rilevare i problemi delle apparecchiature di produzione. In altre parole, l’alta disponibilità dei server edge può essere una caratteristica fondamentale richiesta ai server edge .
Per quanto riguarda i costi, dovreste scegliere un’alta disponibilità per i server edge .
Al giorno d’oggi, la durata del ciclo di vendita di vari prodotti si è accorciata. Di conseguenza, lo stile di avviare rapidamente le linee di produzione e di recuperare subito il capitale investito non è più così insolito per la produzione. Ciò significa anche che le operazioni non presidiate e le operazioni 24/7 stanno diventando sempre più comuni. Per ottenere l’alta disponibilità richiesta in questi ambienti, è possibile implementare edge computing nei sistemi di produzione. Tuttavia, anche il server edge deve essere altamente disponibile per adattarsi al sistema di produzione. Pertanto, se il costo è accettabile, è meglio scegliere un server edge ad alta disponibilità.
