Beschleunigte Digitale Transformation mit Software Toolset, HPC und KI, Teil 2

Mit freundlicher Genehmigung der WEKA-Fachmedien GmbH, Tobias Schlichtmeier

Experten sind sich einig: HPC wird AI-Prozesse beschleunigen, optimieren und auf ein neues Level bringen – das wirkt sich nicht zuletzt auf das IoT-Umfeld aus. Studien zufolge wird die Anzahl der mit dem Internet verbundenen Maschinen bis 2025 jährlich im Schnitt um 31 Prozent zunehmen. Es ist also keine Übertreibung zu sagen, dass das IIoT eines der wichtigsten Themen der kommenden Jahre ist. Hierbei wandert das „intelligente“ Verarbeiten von Daten immer zügiger an das Edge: Viel Rechen-Power wird beispielsweise direkt in der Fabrik vor Ort benötigt, um erhebliche Datenmengen vorzuverarbeiten und lediglich die AI-relevanten Informationen in die Cloud zu schicken.

Neuer Standard

Der neue Standard COM-HPC^® für künftige Client- und Server-Anwendungen wurde deshalb genau zum richtigen Zeitpunkt verabschiedet: Um beim Supercomputing in herausfordernden Umgebungen bis an die Grenzen zu gehen, sind andere Systemarchitekturen nötig. Ab dem dritten Quartal 2021 stellt Kontron erste COM-HPC^®-Server-Module und Carrier Boards für Edge-Anwendungen mit hoher Leistung bereit. Im Formfaktor Size D (160 × 160 mm) ermöglicht das Modul mit einem Server-Prozessor der nächsten Generation zum Beispiel:

• 48 PCIe-Gen-3/4-Lanes
• bis zu acht LAN-Ports für verschiedene Konfigurationen (100 Gbit/s, zwei 50 Gbit/s, vier 25 Gbit/s, vier 10 Gbit/s)
• bis zu 512 GB DIMM-DDR4-Speicher mit vier DIMM-Riegeln

Sowohl das Modul selbst, als auch der Server Evaluation Carrier mit 308 × 340 mm sind für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt. Über ein Interface sind ein Board Management Controller (BMC) auf dem Carrier und ein Module Management Controller (MMC) auf dem Modul verbunden. Sie unterstützen dabei, Sensoren zu überwachen und Alarme an einen Systemadministrator zu senden – vor allem bei Fernwartung und Predictive Maintenance ist das entscheidend.

Skalierbare Leistung für das Edge Computing

Für viele Mainstream-Anwendungen sowie „intelligentes“ Edge Computing eignen sich insbesondere COM-Express^®-Compact-Typ-6-, COM-Express^®-Mini-Typ-10- sowie SMARC™-Module mit skalierbarer Rechenleistung. Sie sind mit neuen Intel^®-Prozessoren der Serien Atom x6000, Pentium sowie Celeron-N und -J ausgestattet. Mit ihren vier CPU- und 32 GPU-Cores beziehungsweise Execution Units bringen sie gegenüber den Vorgängermodellen eine deutliche Leistungszunahme: um das bis zu 1,87-Fache bei der Single-Thread-Leistung und bis zum Doppelten bei der Grafikleistung. Eine Version bietet außerdem einen integrierten 1-GbE-Port mit Time Sensitive Networking (TSN) und erlaubt ein Ankoppeln an zukünftige TSN-Netzwerke in der Automatisierung.

Weiterhin halten ebenso die aktuellen AMD Ryzen™-Prozessoren Einzug bei Kontron. Sie sind auf Mini-ITX-Motherboards mit zugehörigen „SMARTCASE“-Systemen untergebracht und eignen sich für Anwendungen wie Automation, Kiosk, POS/POI, Digital Signage und Entertainment. Ein neues COM-Express Basic Model auf Basis der Ryzen-Embedded-V2000-Prozessoren ermöglicht eine hohe Anzahl anwendungsfertig integrierter Features, beispielsweise eine leistungsfähige Kühlung für eine volle Leistung bei 58 W TDP sowie Umgebungstemperaturen von –40 bis +85 °C. Das Anwendungsspektrum reicht von Multi-Machine Clients und Multitasking-Edge-Systemen über anspruchsvolle Casino-Gaming-Anwendungen bis hin zu hochauflösenden medizinischen Bildgebungssystemen im Operationssaal.

Industrielle Ethernet Switches

Komplexe Industrie-4.0-Anwendungen erfordern leistungsfähige, robuste Switches, um Systeme zu verknüpfen. Der Erfolg entsprechender Vorhaben hängt nicht zuletzt an solchen Verbindungsgliedern: Sie müssen sicher und verlässlich unter echten Praxisbedingungen funktionieren.

Ein neues, umfassendes Produktportfolio stellt sicher, dass für jedes Szenario passende Ethernet Switches bereitstehen, egal ob für Kupfer- oder Glasfasernetze. Dafür gibt es derzeit insgesamt 65 „KSwitch“-Modelle – unmanaged, managed sowie mit Power-over-Ethernet-Varianten (PoE, PoE+) für Fast- und Gigabit-Netzwerke. So sind über ein Ethernet-Kabel viele Endgeräte wie Kameras oder Sensoren direkt mit Strom zu versorgen, was die Verkabelungskosten deutlich reduziert.

Unterstützung bei der Digitalen Transformation

Gerade für kleine und mittelständische Unternehmen ist das Integrieren datengetriebener Prozesse eine wichtige Chance, gleichzeitig jedoch eine massive Herausforderung. In diesem Kontext unterstützt Kontron mit dem SUSiEtec Toolset – beispielsweise mittels des Geräte-Portals – Maschinen- und Anlagenbauer sowie Gerätehersteller beim Thema Fernwartung. Hierbei laufen das Bereitstellen der Software sowie Updates für Remote-Geräte sicher und automatisiert ab. In der Equipment Cloud^® lassen sich alle Hard- und Software-Versionen für Servicezwecke speichern.

Konnektivität ist entscheidend, wenn für Big Data und AI unterschiedliche Datenformate zusammenkommen. Zum Beispiel beim Vernetzen von Maschinen, Anlagen und IT-Anwendungen wie Enterprise Ressource Planning (ERP) oder Manufacturing Execution System (MES). Die Software-Plattform „FabEagle^® Connect“ gewährleistet, dass dieser Austausch reibungslos klappt – ohne die marktüblichen Eins-zu-eins-Konvertierungs-Tools für einzelne Formate nutzen zu müssen. So wird ein Übertragen von Daten aus der Fertigung für Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), MES- und Big-Data-Anwendungen in der IT über verschiedene Protokolle automatisiert. Protokolle können zum Beispiel REST, MQTT, FTP, TCP/IP oder AMQP sein. Gleichzeitig lassen sich Sensoren, SPS-Steuerungen und Edge Computer über Feldbusse wie CAN, Profibus oder zukünftig TSN sowie Protokolle wie OPC UA einfach vernetzen. Der Fokus liegt auf einer schnellen Entwicklung, Wiederverwendbarkeit der Schnittstellen und Buffering: Nur so lassen sich Daten, die Anwender in unterschiedlichen Frequenzen und Formaten erheben, für Big Data und AI-Analytik synchronisieren und kombinieren.

Oft ist neben den passenden Anwendungen ebenfalls hochspezialisiertes technisches Wissen aus der IT- und Embedded-Computing-Welt nötig. Die SUSiEtec-Experten beraten nicht nur, Kontron übernimmt ebenso die Systemintegration sowie maßgeschneiderte Hard- und Software-Entwicklung und stellt zudem ein großes Portfolio an Anwendungen für die Digitalisierung bereit.

Ist Ihr Unternehmen schon bereit für das Industrial Internet of Things ?

Wenn Sie den 1. Teil dieses Artikels verpasst haben, finden Sie ihn unter:

https://www.kontron.com/de/blog/embedded/beschleunigte-digitale-transformation