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Architektur für mittlere Lösungen

In diesem Kapitel werden die Architektur-Empfehlungen für die Skalierung des OPC Routers von kleinen zu mittleren Lösungen beschrieben. Diese Empfehlungen sind speziell für Unternehmen gedacht, die eine wachsende Anzahl von Maschinen oder Geräten betreiben, eine umfassendere Digitalisierungsstrategie verfolgen und eine erweiterte Lösung zur Datenintegration und -verarbeitung benötigen.

Übergang von kleinen zu mittleren Lösungen​

Der OPC Router bietet Unternehmen eine flexible und skalierbare Plattform, die es ermöglicht, mit kleinen Lösungen zu beginnen und diese schrittweise zu erweitern. Dieser Ansatz unterstützt eine nachhaltige Digitalisierungsstrategie, bei der schrittweise mehr Maschinen und Geräte integriert werden. Der Übergang von kleinen zu mittleren Lösungen erfordert eine sorgfältige Planung und Anpassung der bestehenden Infrastruktur.

Wichtige Schritte:​

  • Bewertung der aktuellen und zukünftigen Anforderungen
  • Planung der Skalierung von Hardware und Software
  • Implementierung einer skalierbaren Netzwerkarchitektur
  • Sicherstellung der Datensicherheit und Systemzuverlässigkeit
  • Erkennen des richtigen Zeitpunkts für den Übergang von kleinen zu mittleren Lösungen

Erweiterte Hardware- und Softwareanforderungen​

Hardwareanforderungen:​

Grundlage sind die Systemvoraussetzungen; mittlere Lösungen liegen darüber:

  • Einer oder mehrere leistungsfähige Server
  • Erhöhte CPU-Kapazität (mindestens 8 Kerne), CPU mit AVX2-Unterstützung
  • Mindestens 16 GB RAM
  • Erweiterte Speicherlösung, z.B. RAID-Arrays oder SAN

Softwareanforderungen:​

  • Betriebssystem: Windows Server – wahlweise als native Installation oder als Container – oder Linux mit Docker. Eine native Linux-Installation gibt es nicht.
  • OPC Router mit einer Lizenz, in der erweiterten Plug-ins und Funktionen lizenziert sind
  • Netzwerkinfrastruktur: Gigabit-Ethernet oder höher
hinweis

Zum Testen wird noch keine Lizenz benötigt: Ohne Lizenz läuft der OPC Router im 2-Stunden-Demo-Modus, siehe Lizenzierung.

Virtualisierte und Containerisierte Umgebungen:​

  • Virtualisierte Umgebungen: Nutzen Sie Virtualisierungslösungen wie VMWare oder HyperV, um mehrere virtuelle Maschinen auf leistungsfähigen Servern zu betreiben.
  • Containerisierte Umgebungen: Verwenden Sie Docker und Docker Compose, um den OPC Router in einer skalierbaren und portablen Umgebung zu betreiben.

Beispielarchitektur: Mittelgroße Produktionsstätte​

Netzwerkaufbau:​

  • Mehrere OPC Router-Instanzen: Mehrere Instanzen des OPC Routers werden auf leistungsfähigen Servern oder in virtuellen Maschinen betrieben. Diese Instanzen verwalten die Kommunikation zwischen den Maschinen und Geräten in der Produktionsstätte.
  • Separation of Concerns (SoC): Die Workflows werden auf einzelne OPC Router-Instanzen verteilt, um die Last effizient zu managen und die Skalierbarkeit zu verbessern.
  • Redundanz für Ausfallsicherheit: Implementieren Sie Redundanzkonzepte, um die Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Welche Konzepte der OPC Router mitbringt und wie sie eingerichtet werden, beschreibt Redundanz; Redundanz ist Bestandteil der Enterprise-Lizenz, siehe Lizenzstufen.
  • Maschinen- und Gerätedaten: Die Maschinen und Geräte sind über ein robustes Netzwerk (LAN) mit den OPC Router-Instanzen verbunden. Die Daten werden in Echtzeit erfasst und verarbeitet.
  • Datenintegration: Der OPC Router integriert die Daten aus verschiedenen Quellen, wie SPS, Sensoren und anderen Geräten, und überträgt diese an zentrale Datenbanken oder MES-Systeme.

Beispiel einer Konfiguration:​

  • Server: Zwei leistungsfähige Server mit Windows Server 2019, jeweils 32 GB RAM und 1 TB SSD im RAID-Array.
  • OPC Router-Instanzen: Installation von zwei OPC Router-Instanzen, Konfiguration der erforderlichen Plug-ins (z.B. OPC UA, MQTT, REST).
  • Netzwerk: Robustes Netzwerk mit Gigabit-Ethernet-Verbindungen und redundanter Netzwerkstruktur.
  • Datenintegration: Konfiguration der Datenverbindungen zu den Maschinen, Echtzeit-Datenverarbeitung und Weiterleitung der Daten an zentrale MES-Systeme und Datenbanken.

Sicherheitsaspekte, Backup und Updates​

Die Maßnahmen zu Netzwerksicherheit, Datenverschlüsselung, Benutzerzugriffskontrolle, Backups und Updates gelten für mittlere Lösungen unverändert. Sie sind bei den kleinen Lösungen beschrieben.

Einführung von "Separation of Concerns" (SoC)​

Mit zunehmender Komplexität wird die Einführung von SoC immer wichtiger. SoC bedeutet, dass verschiedene Aufgaben und Verantwortlichkeiten auf separate Komponenten aufgeteilt werden, um die Wartbarkeit und Erweiterbarkeit des Systems zu verbessern. Im Kontext des OPC Routers kann dies bedeuten, dass verschiedene Instanzen für unterschiedliche Aufgaben wie Datenaufnahme, -verarbeitung und -weiterleitung eingesetzt werden.

Siehe hierzu: Separation of Concerns im OPC Router

Vorteile von SoC:​

  • Erleichterte Erweiterungen: Neue Funktionen können hinzugefügt werden, ohne das gesamte System zu beeinflussen.
  • Einfache Skalierung: Jede Komponente kann unabhängig skaliert werden.
  • Verbesserte Wartbarkeit: Probleme können leichter isoliert und behoben werden.

Horizontale Skalierung und Verfügbarkeit​

Horizontale Skalierung:​

  • Fügen Sie zusätzliche OPC Router-Instanzen hinzu, um die Last auf mehrere Server oder Container zu verteilen. Die Verbindungen werden manuell auf die einzelnen Instanzen verteilt, um die Last zu managen.
  • Nutzen Sie Separation of Concerns, um sicherzustellen, dass unterschiedliche Aufgaben sinnvoll auf verschiedene Instanzen verteilt werden.

Verfügbarkeit:​

  • Implementieren Sie Hochverfügbarkeitslösungen, um sicherzustellen, dass der OPC Router auch bei Ausfällen einzelner Komponenten verfügbar bleibt.
  • Nutzen Sie Redundanzkonzepte, um Ausfallsicherheit zu gewährleisten.

Test- und Entwicklungsumgebung​

Mit zunehmender Komplexität und Skalierung wird eine separate Test- und Entwicklungsumgebung immer wichtiger. Diese Umgebung ermöglicht es, Änderungen und Updates vor der Implementierung in der Produktionsumgebung zu testen, um Risiken zu minimieren und die Stabilität zu gewährleisten.

Empfehlungen:​

  • Richten Sie eine separate Umgebung ein, die die Produktionsumgebung möglichst genau nachbildet.
  • Führen Sie regelmäßige Tests durch, um die Stabilität und Kompatibilität neuer Updates und Änderungen sicherzustellen.
  • Nutzen Sie automatisierte Testtools, um die Effizienz und Genauigkeit der Tests zu erhöhen.

Zusammenfassung​

Für mittlere Lösungen bietet der OPC Router eine skalierbare und robuste Lösung zur Datenintegration und -verarbeitung. Durch die Implementierung mehrerer Instanzen auf leistungsfähigen Servern oder in virtualisierten/Container-Umgebungen und die Nutzung eines robusten Netzwerks können Unternehmen eine effiziente und zuverlässige Kommunikation zwischen ihren Maschinen und Geräten sicherstellen. Die Einführung von Separation of Concerns verbessert die Struktur und Wartbarkeit des Projektes. Die Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten schützt die Daten und Systeme. Durch regelmäßige Backups wird die Sicherheit der Daten gewährleistet. Regelmäßige Updates sorgen für die kontinuierliche Leistungsfähigkeit und Sicherheit des gesamten Systems.

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