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Hochschule Osnabrück – Industrie 4.0

Instal­la­ti­on eines Cloud-Sys­tems auf Grund­la­ge von OpenStack

Motivation 

Als For­schungs­la­bor einer Hoch­schu­le ist es ent­schei­dend am Puls der Zeit zu arbei­ten. Denn im Hoch­schul­all­tag wer­den mit Hil­fe der Labo­re die neu­es­ten Tech­no­lo­gien erforscht, Erkennt­nis­se gewon­nen und über­prüft. Mit­ar­bei­ter des Labors sowie die Pro­fes­so­ren und Stu­die­ren­den bear­bei­ten aktu­el­le Fra­ge­stel­lun­gen und arbei­ten an ver­schie­de­nen Ideen. All das funk­tio­niert nur, wenn das Arbeits­um­feld auf dem aktu­ells­ten Stand ist. Daher ist die Moti­va­ti­on des Indus­trie 4.0 Labors die Bereit­stel­lung eines effek­ti­ven, effi­zi­en­ten und vor allem moder­nen Lehr- und For­schungs­um­fel­des, um auf die neu­en Anfor­de­run­gen in der Indus­trie mit Bezug auf die Digi­ta­li­sie­rung reagie­ren zu können.


Ausgangssituation 

Bis zur Umstel­lung auf den Cloud-Betrieb wur­de auf Basis einer klas­si­schen loka­len Cli­ent-Ser­ver-Archi­tek­tur gear­bei­tet, bei dem die Diens­te und Nut­zer inner­halb eines inter­nen Netz­werks agier­ten. So haben bei­spiels­wei­se die Anwen­dun­gen der Benut­zer auf die Daten des loka­len Ser­vers zuge­grif­fen, wodurch das Sys­tem trä­ge und nicht schnell an Neue­run­gen anpass­bar war. Außer­dem muss­ten Updates bei jedem Cli­ent ein­zeln durch­ge­führt wer- den, was einen erhöh­ten Zeit­auf­wand mit sich brach­te. Durch einen Soft­ware­an­bie­ter wur­den die bei­den wis­sen­schaft­li­chen Mit­ar­bei­ter auf die Cloud-Tech­no­lo­gie auf­merk­sam. Nach inten­si­ver Recher­che war schnell klar, dass der Weg in die Cloud unver­meid­lich ist. „Ein Labor für Indus­trie 4.0 ohne die Nut­zung der neu­es­ten Tech­no­lo­gien ist nicht authen­tisch“, so Hol­ling. Das Ziel ist nicht nur die Ver­mitt­lung der Theo­rie, son­dern haupt­säch­lich die kon­kre­te Anwen­dung von Cloud-Technologien.


Anforderungen 

Wich­tig war, ein hand­hab­ba­res Sys­tem vor­zu­hal­ten, wel­ches sich schnell an die Ver­än­de­run­gen der Soft- und Hard­ware anpas­sen lässt. Das Sys­tem muss in der Lage sein, eine leis­tungs­star­ke Infra­struk­tur für die unter­schied­lichs­ten Anwen­dun­gen zur Ver­fü­gung zu stel­len. Zu die­sen Anwen­dun­gen zäh­len unter ande­rem MES, ERP, CAD oder diver­se ande­re Soft­ware­lö­sun­gen. Der Nut­zer soll also zukünf­tig in der Lage sein, über das Cloud-Sys­tem auf sämt­li­che Anwen­dun­gen pro­blem­los zugrei­fen zu kön­nen. Um dies zu gewähr­leis­ten, muss die Archi­tek­tur des Cloud-Sys­tems mög­lichst frei sein, damit ein gewis­ser Gestal­tungs­spiel­raum vor­han­den ist. Das Ziel bei der Inte­gra­ti­on des Cloud-Sys­tems war einer­seits die Demons­tra­ti­on der neu­es­ten Tech­no­lo­gie zu Lehr­zwe­cken und ande­rer­seits die rei­bungs­lo­se Nut­zung des Sys­tems für den Labor­be­trieb sowie die For­schung zu gewährleisten.


Umsetzung 

Für das Labor kam die Open­Stack Vari­an­te (Open-Source-Soft­ware) als Archi­tek­tur in Fra­ge, da die­se eine freie Archi­tek­tur für Cloud-Com­pu­ting zulässt. Somit besteht die Mög­lich­keit, das Cloud-Sys­tem ent­spre­chend der zukünf­ti­gen Anfor­de­run­gen zu kon­fi­gu­rie­ren. Die Struk­tur kann somit für unter­schied­li­che Anwen­dungs­fäl­le ent­spre­chend ange­passt wer­den, sodass immer eine opti­ma­le Res­sour­cen­nut­zung mög­lich ist. Zur­zeit wird die­ses Sys­tem vor­wie­gend als IaaS (Infra­st­ruc­tu­re as a Ser­vice) genutzt, soll zukünf­tig aber auch für PaaS (Platt­form as a Ser­vice) und SaaS (Soft­ware as a Ser­vice) ver­füg­bar gemacht werden. 

Die Mit­ar­bei­ter des Labors haben die Cloud-Lösung Open­Stack eigen­stän­dig instal­liert. Die Inte­grie­rung des Cloud-Sys­tems wur­de neben dem regu­lä­ren Lehr­be­trieb durch­ge­führt und dau­er­te etwa ein Jahr. Seit dem Jahr 2017 ist das Sys­tem für den Lehr­be­trieb im vol­lem Umfang nutz­bar und läuft rei­bungs­los. Durch die­se Ent­wick­lung kann auf neue Pro­jek­te und Wün­sche unmit­tel­bar reagiert wer­den. Damit ist das Pro­jekt „Cloud Com­pu­ting“ inner­halb des Labor­be­triebs ein Bereich wel­cher inter­dis­zi­pli­nä­ren Anwen­dungs­ge­bie­te findet.


Ergebnis 

Durch die erfolg­rei­che Instal­la­ti­on des Cloud-Sys­tems ist das Erschlie­ßen neu­er Anwen­dungs­ge­bie­te mög­lich. Der Bedien­kom­fort ist sehr gut und erleich­tert den Labor­be­trieb enorm. Der Ein­satz von Soft­ware, die mit dem vor­he­ri­gen Design nicht mög­lich war, ist jetzt ohne gro­ßen Umstel­lungs­auf­wand rea­li­sier­bar. Somit kön­nen mehr Pro­jek­te ange­nom­men und die­se schnell effi­zi­ent umge­setzt wer­den. Auch der Lehr­be­trieb pro­fi­tiert von die­ser neu­en Flexibilität.
Als beson­ders posi­tiv ist der dezen­tra­le Zugriff auf die ver­schie­de­nen Anwen­dungs­sys­te­me zu nen­nen, der es den Leh­ren­den, Mit­ar­bei­tern und Stu­den­ten ermög­licht, orts­un­ab­hän­gig in die Pro­jek­te ein­zu­grei­fen oder Ergeb­nis­se trans­pa­rent und nach- voll­zieh­bar für alle Nut­zer dar­stel­len zu kön­nen. Nega­ti­ve Aspek­te gibt es für die Mit­ar­bei­ter des Indus­trie 4.0 Labors kei­ne. Seit der Umstel­lung pro­fi­tie­ren die Mit­ar­bei­ter im vol­len Umfang von den neu­en Möglichkeiten.