Der neue TLM Server
MEHR EFFIZIENZ UND SICHERHEIT DURCH VIRTUALISIERUNG UND CONTAINERISIERUNG
Das Problem:
- Ein komplexes System mit diversen Hardwarekomponenten
- Hoher zeitlicher, finanzieller und organisatorischer Ressourcenaufwand
- Unkomfortabel für den Anwender durch separat benötigtes Laptop
Die Erfolgsfaktoren:
- Systematisches Analysieren der Applikation, um die Anforderungen korrekt umsetzen zu können
- Entwicklungskompetenz in Hard- und Software
- Systemberatung und -entwicklung in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden
Das Ergebnis:
- Ein verteiltes, hardwareunabhängiges System, basierend auf einem individuell konfigurierten High Performance Box IPC
- Einsatz spezieller Betriebssystem- und Softwarekomponenten für Virtual Machines und Edge Computing
- Schneller, zuverlässiger und sicherer Betrieb inklusive Support durch den Hersteller
Die Ausgangslage
Ein komplexes und schwer zu wartendes System mit Bedienrechner
Die Top Loading Verpackungsmaschine der Gerhard Schubert GmbH vereinte bislang als klassisch monolithisches System viele verschiedene Funktionen. So waren beispielsweise auf dem Bedienrechner eine zentrale HMI-Applikation für den Anwender sowie ein Fernzugriff und eine Datenverarbeitung eingerichtet. Durch die Vielzahl an Hardwarekomponenten (HMI, Gateway, Laptop) kam es häufig zu Reparaturen. Zur Installation und Inbetriebnahme war ein Laptop notwendig, was von Endkunden immer wieder kritisch bewertet wurde aufgrund des unkomfortablen Handlings, aber auch hinsichtlich Sicherheit. Die schrittweise Erweiterung des Systems machte dieses zunehmend schwieriger wartbar und steigerte die Komplexität. Zudem erforderte jede Erweiterung des Systems eine erneute Funktionsprüfung.
Für die neue Generation des TLM Servers legt Schubert besonders großen Wert auf ein möglichst schlankes System mit geringeren Herstellkosten, optimierter Wartbarkeit und besserer Performance. So muss beispielsweise Hardware im Reparaturfall schnell ersetzt werden können. Zudem sollte auf Betriebssystemebene Windows durch Linux ersetzt werden, um die Security zu steigern. Auch ein schneller und sicherer Remotezugriff ist wichtig, um Endkunden optimal unterstützen zu können. Der zeitliche, organisatorische und finanzielle Ressourcenaufwand soll insgesamt reduziert werden.
Die Gerhard Schubert GmbH möchte künftig mit einem schlanken und sicheren System noch besser auf die Bedürfnisse der Kunden eingehen und den Support erleichtern.
Unsere Lösung
Ein verteiltes und effizientes System durch Containerisierung und Virtualisierung
Das bisherige System wird aufgelöst und mittels Virtualisierung und Containerisierung verteilt. Die Applikationen oder einzelne Module werden containerisiert und anschließend mit dem Betriebssystem durch einen Hypervisor in einer virtuellen Maschine zusammengefasst. So muss nicht für jede Applikation eine eigene Hardware bereitgestellt werden. Die Applikationen können dennoch getrennt voneinander arbeiten. Durch die Virtualisierung sind Funktionserweiterungen im TLM Server bei Schubert flexibler möglich. Neben dem Application Host wird beispielsweise auch das Care Portal "Schubert4You", das zuvor auf dem separaten Gateway lief, auf dem neuen Server integriert.
Hardware
Als Hardware-Basis dient die Prime Box Performance, die als High Performance IPC perfekt für die Be- und Verarbeitung komplexer Daten ausgerüstet ist.
- 8th Gen Intel® Core™ i7 Prozessor
- 32 GB RAM
- 512 GB M.2 SSD
Das System ist hardwareunabhängig konzipiert. Wird beispielsweise eine CPU abgekündigt, kann diese einfach ersetzt werden. Es ist kein Redesign der Hardware erforderlich. Durch die Client Server Architektur lassen sich bei Bedarf mehrere Bedienrechner integrieren, um gezielt Daten zu visualisieren. Als Bediengerät wird künftig nur ein schlankes Web Panel aus der Prime Panel Serie eingesetzt.
Software
Auf der Softwareebene werden BIOS/UEFI und Betriebssystem individuell auf die Anforderungen zugeschnitten. Für ein funktionales und schlankes Betriebssystem kommen mehrere Derivate der Prime OS Familie zum Einsatz, welche speziell für die Prime Cube Hardware entwickelt wurde. Mit PRIME OS VM werden verschiedene Betriebssysteme virtualisiert und auf dem Anlagenserver verteilt. Der Anwender kann dort beispielsweise ein Betriebssystem für Edge-Computing-Anwendungen und weitere für KI, Service-Zugänge, Gerätemanagement usw. betreiben. Über PRIME OS EDGE werden Applikationen containerisiert bereitgestellt. Dadurch sind alle notwendigen Komponenten und Abhängigkeiten in einem Container isoliert.
Beide Betriebssysteme konnten unter anderem aus dem Anwendungsfall des Schubert TLM Servers abgeleitet werden und stehen nun für ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten bereit.
Bislang haben wir die Maschinensoftware auf das Windows-System der Maschine bei unseren Kunden aufgespielt. Hier gibt es ab und an kundenspezifische Anpassungen, welche im Updatefall zu Problemen führen können.
Durch die Containerisierung können wir die Softwarekomponenten jetzt inklusive Betriebssystem jeweils als Paket definieren und einsetzen. Wir können vorab umfassender testen, um die Funktionsfähigkeit bei unseren Kunden sicherzustellen. Die Updates werden somit künftig deutlich schneller und auch zuverlässiger.
Jan Köhler
Leitung Steuerungstechnik G. Schubert GmbH
Fazit
Mit Systemberatung und Entwicklungskompetenz zum nachhaltigen Erfolg
Basierend auf der gemeinsamen Anforderungsanalyse konnte durch unser Expertenteam eine fundierte Beratung zur Systementwicklung erfolgen. Aufgrund der jahrelangen Erfahrung in der Entwicklung komplexer Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen ist eine optimale Lösung entstanden:
Die Softwarekomponenten wurden auf den Anwendungsfall in Verpackungsmaschinen zugeschnitten und mit einer passenden Hardwarelandschaft unterstützt, die alle Anforderungen an Kosten- sowie Leistungseffizienz, Performance und Langzeitverfügbarkeit erfüllt. Aktuell steht der TLM Server kurz vor dem Serienstart.
Wir freuen uns darüber, dass wir dieses wegweisende Projekt als Technologiepartner innerhalb der Schubert Gruppe für und mit unserem Mutterunternehmen realisieren und erfolgreich auf den Weg bringen können. Aus dieser Erfahrung leiten wir Produkte und Lösungen ab, die künftig in unterschiedlichen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen.
Tobias Ott
Head of Technical Customer Teams Schubert (TCT)*
*Das TCT wurde Anfang 2023 geformt und ist dezentral sowohl am Hauptstandort der SSE in Neuhausen ob Eck als auch in Crailsheim platziert. Ziel ist es, die Gerhard Schubert GmbH als Mutterunternehmen und wichtigen Kunden direkt und intensiv in den Bereichen Entwicklung und Technik zu betreuen.
Autoren & Mitwirkende:
- Tobias Ott, Leitung TCT Schubert (SSE)
- Dominik Bacher, Entwicklung Systemsoftware (SSE)
- David Bongermino, Teamleitung Systemsoftware (SSE)
- Alexander Matt, Teamleitung Product Management Prime Cube (SSE)
- Jan Köhler, Leiter Steuerungstechnik (G.Schubert GmbH)
Was ist Virtualisierung?
Virtualisierung bedeutet die Abstraktion oder digitale Nachbildung physischer IT-Ressourcen (z.B. Hardwarekomponenten wie Speicher). Über diese digitale Hardwareunterstützung können mehrere Softwareteile wie Betriebssysteme auf einer Hardware genutzt werden. Zu den wichtigsten Vorteilen der Virtualisierung zählen die Unabhängigkeit von Hardware, die effiziente Auslastung des Systems durch die Komprimierung der Hardware und niedrigere Hardwarekosten. Verursacht die Hardware Probleme, kann diese einfach getauscht werden. Die virtuelle Maschine läuft in diesem Fall weiter. Über Hypervisoren, die auch als Virtual Machine Monitore bezeichnet werden, werden die virtuellen Maschinen erzeugt. Sie positionieren sich als abstrahierende Schicht zwischen der vorhandenen Hardware und den Applikationen wie Betriebssysteme.
Tipp: Erfahren Sie in unserem Whitepaper, mit welchen Ansätzen der Umstieg von einem monolithischen auf ein verteiltes System gelingen kann und was dabei berücksichtigt werden muss.
Kontakt
Vertriebsteam
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