Iot ondenkbaar zonder de cloud

Met de opkomst van iot worden cloudtechnologieën steeds meer toegepast in de industrie en de machinebouw. De cloud en cloudcomputing vormen belangrijke bouwstenen om te komen tot een optimaal design van fabrieksautomatisering en machinecontrollers van de toekomst.

Andreas Röttger is r&d-manager automation systems bij Lenze. Dit artikel is een samenvatting van de whitepaper ‘Cloud computing in mechanical engineering’ die gratis te downloaden is op www.lenze.nl.

30 november 2018

In ons dagelijks leven zijn we gewend geraakt aan alle gemakken die mobiele telefoons ons bieden. Onze foto’s worden automatisch online opgeslagen zodat we ze later thuis kunnen bekijken op onze pc of tv. We managen onze e-mails, contacten, kalender en notities over verschillende platforms. En zolang we een internetverbinding hebben, reageren digitale assistenten op onze stem voor controlefuncties en tekstinvoer.

Dataopslag op internet, online software, bestanden in webgebaseerde databases en stemherkenning via de servers van de fabrikant: het zijn allemaal clouddiensten die we gebruiken zonder er veel aandacht aan te besteden. En zonder dat we precies kunnen uitleggen wat de cloud eigenlijk is.

Cloudcomputing is een it-concept waarin resources zoals rekenkracht, opslagruimte, applicaties en data realtime worden aangeboden via internet op het moment dat je ze nodig hebt, inclusief de bijbehorende management- en betalingssystemen. De eigenschap dat resources en diensten on demand – en dus schaalbaar – beschikbaar zijn, is karakteristiek voor cloudcomputing. Naast deze hyperschaalbaarheid is ook de scheiding tussen de applicaties en de hardware via een virtualisatielaag een belangrijk element. De noodzakelijke componenten voor de infrastructuur worden dynamisch toegevoegd, zonder dat de gebruiker daar iets voor hoeft te doen. Afhankelijk van het type applicatie en de contractafspraken kun je gebruikmaken van willekeurige resources van een of meerdere datacentra, of speciaal toegekende resources zoals een ‘eigen’ server op een vaste locatie.

In de kern is cloudcomputing de industrialisatie van it, in tegenstelling tot ‘individuele’ it binnen een bedrijf. Dit betekent dat praktisch elke hoeveelheid resources kan worden geleverd voor een willekeurig aantal gebruikers en dat kosten kunnen worden bespaard. Het mkb krijgt zo toegang tot een grote hoeveelheid rekenkracht en data-analysecapaciteit die voorheen alleen was voorbehouden aan grote bedrijven. De samenvoeging en systematische analyse van grote datavolumes, verzameld over lange periodes – big data – openen de deuren naar nieuwe businessmogelijkheden.

Renishaw

Verderop in de keten

Steeds meer genetwerkte it-systemen en machines en het groeiende gebruik van slimme apparaten in de industrie maken dat elk bedrijf ook significant meer rekenkracht nodig heeft. De huidige it-systemen bereiken stilaan hun limieten. De cloud – of meer precies: cloudcomputing – biedt nieuwe concepten om het dreigende gevaar van bottlenecks efficiënt het hoofd te bieden. Tegelijkertijd ontstaan er kansen voor nieuwe businessmodellen in alle industriële sectoren.

Nu het steeds makkelijker wordt om it-resources uit te breiden via cloudcomputing komen applicaties en diensten binnen handbereik die eerst onbetaalbaar waren. Naast de ontwikkeling van cloudcomputing leggen de dalende prijzen voor datatransfer, toenemende bandbreedte, goedkopere sensoren en de digitalisering en connectivering van productiefaciliteiten de basis voor een digitale transformatie in alle economische sectoren.

Deze overgang naar Industrie 4.0 is een nieuwe ontwikkeling, wat betekent dat de meeste bedrijven geen empirische data of vergelijkingsmateriaal tot hun beschikking hebben. Ze begeven zich niet alleen op onbekend terrein, maar hebben ook geen kompas om op te varen. Hoe vind je dan het goede pad van de huidige analoge business naar de digitale, platformgebaseerde business van de toekomst?

Een antwoord is customization. In het geval van industriële toepassingen betekent dit batchgrootte 1. Cosmetica met een gepersonaliseerde boodschap op de verpakking of schoenen met je eigen naam erop zijn slechts twee voorbeelden van op maat gemaakte producten. Over het algemeen moeten alle schakels in de keten kijken naar wat er verderop in het proces nodig is. Wat wil de klant van mijn klant? Dat kunnen bepaalde functies van apparaten, machines of productielijnen zijn, maar ook zeer specifieke data of diensten op basis van speciale data. In alle gevallen kan cloudcomputing onderdeel van de oplossing zijn.

Efficiënte datacentra

Een van de voornaamste redenen om cloudcomputing te gebruiken, is kostenbesparing. Eenvoudige, goedkope toegang tot ruime verwerkingskracht en geavanceerde big data-toepassingen. De besparing komt tot uitdrukking in onder meer minder aanschafkosten voor servers en softwarelicenties, minder installatie- en updatekosten, dalende uitgaven voor hardware-upgrades, lagere kosten voor back-ups en minder operationele kosten voor elektriciteit en personeel.

Aanbieders van clouddiensten draaien hun datacentra zeer efficiënt. De fysieke en virtuele servers worden grotendeels geïnstalleerd, bediend en gemonitord met softwaretools en geautomatiseerde routines. Het grote aantal servers betekent dat de managementkosten per apparaat of per infrastructuur veel gunstiger zijn dan bij interne bedrijfs-it. Datzelfde geldt voor de kosten om data te beveiligen en te allen tijde beschikbaar te stellen. De aanbieders halen over het algemeen een hoger veiligheidsniveau dan de it-afdeling van een gemiddelde mkb’er.

Als it-structuren in een bedrijf worden opgezet, moeten ze voorbereid zijn op verwachte piekbelastingen zodat problemen of zelfs downtime worden voorkomen. Een gevolg is dat het volle vermogen van de infrastructuur bijna nooit wordt gebruikt en dus overgedimensioneerd is. Veel cloudaanbieders hebben daarom de pay-per-use-optie waarbij gebruikers extra capaciteit kunnen inkopen op het moment dat ze die nodig hebben.

Risicofactoren

Ondanks alle voordelen van cloudcomputing moeten bedrijven die clouddiensten overwegen zich bewust zijn van de technische risico’s en de juridische gevaren rond onder meer de bescherming van persoonsgegevens. Ze moeten goed onderzoeken hoe relevant die in hun geval zijn. Dat betekent dat bij de invoering van cloudcomputing niet alleen de designers betrokken moeten zijn, maar ook de it-experts en advocaten binnen de organisatie.

Om te beginnen, klagen steeds meer it-beheerders over een ‘schaduw-it’. Dit zijn it-diensten die bedrijfsonderdelen zelf aanschaffen, zonder de it-afdeling daarin te kennen. Dat levert vanzelfsprekend de nodige problemen op zoals dubbele resources, abonnementen die wellicht langere tijd ongebruikt blijven of data met externe formats waarmee andere software binnen het bedrijf niet overweg kan. Om dit allemaal te voorkomen, moeten bedrijven een helder it-beleid hanteren.

Dan zijn er de uitdagingen rondom databeveiliging. Recepten, procesgegevens en machinedata vormen een belangrijk deel van de bedrijfsgeheimen en moeten dus extra goed worden beveiligd. Standaard maatregelen zoals encryptie, toegangscontrole en monitoren van de activiteiten bieden hier uitkomst. Let wel op dat hoe hoger het gekozen beveiligingsniveau in de cloud, hoe kleiner de flexibiliteit van het systeem wordt.

Bedrijven moeten ook de volgende risico’s voor zichzelf analyseren: verlies van data, datamanipulatie en het niet beschikbaar zijn van gegevens. Ze kunnen daarbij zelf de grootste boosdoener zijn als logins, paswoorden en pincodes niet voldoende zijn beschermd. Of als eigen medewerkers de gegevens manipuleren. Ook hackers moeten natuurlijk worden bestreden.

De cloudleverancier kan een grote risicofactor zijn, bijvoorbeeld door een faillissement, lock-in door niet-standaard dataopslag, manipulatie, een gebrek aan toegangscontrole of een matige beschikbaarheid van serverhardware. Bij de onderhandelingen moeten dus afspraken worden gemaakt over het einde en de vernieuwing van het contract, en over datatransfer. Ook moet duidelijk zijn dat alle data en zelfgeproduceerde software eigendom blijven van het bedrijf. Even belangrijk is het om overeenstemming te hebben over het compleet verwijderen van data zodra het contract is beëindigd.

Welke cloud?

De eisen die machinebouwers en operators stellen aan hun cloudoplossing zijn dezelfde als it-beheerders hebben voor het management van hun it-infrastructuur. Het draait allemaal om informatie over onder meer foutmeldingen, ongeplande downtime, capaciteitsgebruik en productiecijfers. Er zijn veel kant-en-klare it-oplossingen die je kunt combineren tot een maatwerksysteem voor het monitoren, onderhouden en managen van je machines. Sommige hebben zelfs een gestandaardiseerd rekentool voor de overall equipment effectiveness (oee).

Op dit moment is er geen cloud die het beste is voor alle machinebouwers en operators. Meer dan honderdvijftig cloudspecialisten bieden hun diensten aan, met een breed palet aan services en betaalmodellen. Het is heel lastig om de aanbieders te vergelijken. Hoge beschikbaarheid, grote datavolumes, hoge datasnelheid en veel rekenkracht betekenen in elk geval hogere kosten.

Het is zaak vooraf goed te evalueren hoeveel data jouw bedrijf in de cloud wil zetten. Hou er daarbij rekening mee dat extra gebruikers en elke nieuwe machine meer rekenkracht vragen, en dus tot meer data leiden. Bepaal hoeveel gebruikers toegang moeten krijgen tot de diensten en de gegevens. En hoe flexibel je daarin kunt variëren. Transparantie in dit soort kosten is een belangrijk aspect om te overwegen.

Als jouw bedrijf een goed werkende it-afdeling heeft met de bijbehorende infrastructuur, kun je ervoor kiezen om een eigen, interne cloud op te zetten. Zodra er bottlenecks ontstaan, moeten publieke clouddiensten wel klaarstaan. Kleinere bedrijven kiezen vaak voor een externe cloud omdat ze dan optimaal kunnen profiteren van het enorme arsenaal aan diensten. Dat loopt vaak via een software-as-a-service-model waarin de cloudleverancier ook verantwoordelijk is voor het onderhoud, de ontwikkeling en de ondersteuning van de software.

Cloudcomputing zorgt niet alleen voor een transformatie in het productieproces. Het verandert ook de relaties met leveranciers, inkopers en hun klanten. Dit deel van de digitale transformatie staat nog in de kinderschoenen. De sleutel is dat bedrijven moeten begrijpen wat hun zakenpartners willen en dat ze deze wensen kunnen vertalen naar hun eigen, digitale diensten.