IIoT Prozessautomatisierung mit Transaction Software



Die Herausforderungen von heute

Das jährlich neu generierte digitale Datenvolumen durch Big Data und Internet of Things (IoT) wird sich bis 2025 auf über 163 ZB belaufen - also ca. 447 EB täglich, 310 PB pro Minute oder 5.200 TB pro Sekunde müssen verarbeitet werden. Leistungsstarke Datenbankdienste auf Smartphones und Tablets werden unerlässlich. Ein IoT-Datenbanksystem auf mobilen Geräten macht Ihre Applikation schneller, komfortabler und einfacher in der Handhabung.

Mit Transbase® Edge haben wir eine Datenbanktechnologie geschaffen, die den großen Datenmengen standhält und die Ergebnisse am IoT-Endgeräte selbst bereithält - dort wo eine rasche Entscheidung nötig ist. Dadurch wird die Kommunikationsbandbreite zwischen den IoT-Sensoren und einer zentralen Recheninstanz verringert. Die Analyse und Wissenserzeugung erfolgt direkt an der Quelle der ermittelten Daten. Mit Transbase® Edge vereinen wir somit dezentrale Messung und zentrale Entscheidung in einem System vernetzter IoT-Endgeräte.

Mit C-chain können digitale Geschäftsprozesse korrekt, unverfälschbar, komplett und nachvollziehbar (CICC) gebucht werden. Wir zeigen es Ihnen an folgendem Showcase.

Showcase: Layer of Trust & IIoT intelligent Data Retrieval

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) stellt neue Anforderungen an das Abrufen und Analysieren von Daten. IoT-Sensoren erzeugen permanent Daten in sehr großen Mengen. Der Datenverlust innerhalb eines bestimmten Messintervalls führt im Gegensatz zu Entscheidungen in der klassischen IT-Umgebung normalerweise nicht zu wesentlichen Entscheidungsänderungen (die Kühlung wird eingeschaltet, weil ein Sensor den Schwellenwert einmal oder 50 Mal pro Intervall überschreitet).

IoT-Daten lösen Aktionen für bestimmte Ereignisse in Echtzeit aus. Die durchgeführten Aktionen sind das Ergebnis bestimmter Sensorwerte oder Konstellationen von Sensorwerten. Es ist wichtig, sich auf die Richtigkeit der Eingabedaten verlassen zu können, um den gesamten Prozess nicht zu beeinträchtigen. Um das sicherzustellen, komplettieren wir den gemeinsamen IoT-Prozess mit C-Chain als Gatekeeper für den Layer of Trust (Referenzarchitektur) und mit Transbase® Edge als intelligente Datenabrufmaschine.

C-chain stellt die Richtigkeit der Sensordaten sicher und speichert sie in einem korrekten, unveränderlichen, vollständigen und überprüfbaren Blockchain-Format. Von dort aus können aggregierte Daten von Transbase® Edge über seine interne Pull-Funktionalität Crowd abgerufen und lokal analysiert (Echtzeitanalyse) oder an die Cloud weitergeleitet (Push) werden, um komplexere AI / ML-Analysen, Statistiken oder Speicherungen durchzuführen.

Die folgende IIoT-Referenzarchitektur zeigt die Softwarekomponenten C-chain und Transbase® Edge /  Crowd im Zusammenspiel, um IIoT-Prozesse sicher und effizient durchzuführen.

Der Geschäftsprozess:

In unserem Showcase zeigen wir Ihnen, wie Sie mit Hilfe von Transbase® Edge und C-chain IIoT-Prozesse sicher und effizient durchführen können.

Die Prozessschritte:

Die Werte der Gerätesensoren werden von C-chain unmittelbar an der Quelle abgefangen und und als sichere, unverfälschbare Blockchain weitergeleitet (Layer of Trust). Über smart Contracts können berets in dieser Phase spezifische Transaction Chains gebildet werden.

Transbase® Edge ermöglicht über die neue Crowd-Funktion (ab V. 8.3) die Steuerung paralleler Datenbankabfragen über beliebig viele verbundene Edge-Datenbanken von einer zentralen Instanz aus. Während sich die ursprünglichen Daten nach wie vor auf den Endgeräten befinden, können die Abfrageergebnisse von der Zentralinstanz gesammelt und aggregiert werden.

Über die Transbase® Crowd-Funktion können Daten auch horizontal über einen Pool von Datenbanken mit identischem Datenbankschema partitioniert und verteilt werden. Die vertikale Partitionierung von Daten kann ebenso erreicht werden.

Transbase® Edge für IIoT – Highlights

Flash Storage Support

IoT-Geräte verwenden normalerweise einen nichtflüchtigen Speicher (Flash-Speicher), der auf einem elektrisch programmierbaren Hochgeschwindigkeitsspeicher basiert (siehe Solid State Drive = SSD). Daten können mit hoher Geschwindigkeit geschrieben werden und E / A-Vorgänge können sehr schnell ausgeführt werden. Der Flash-Speicher ist sehr schnell, aber häufiges Schreiben kann seine Lebensdauer erheblich verkürzen.

Transbase® Edge ist für den Flash-Speicher optimiert. Es erkennt potenzielle Speicherfehler für persistierte Daten und kann die Anzahl der Schreibvorgänge minimieren. Transbase® Edge steuert dies durch die flexible Konfiguration seines Hauptspeichercaches. Je nach Anwendung ist der Cache so groß wie nötig konfiguriert, wodurch physische E / A minimiert werden. Die Anwendung wird schneller und schreibt weniger häufig. Der Transbase®-Cache wird geladen und je nach Größe des Caches spätestens beim Herunterfahren der Datenbank in den Flash-Speicher zurückgeschrieben.

IoT & Transbase® Log

Um die Stabilität von Datenbankänderungen zu gewährleisten, wird das Transbase®-Protokoll dauerhaft auf die Festplatte geschrieben. Dies kann durch die IoT-Anwendung flexibel beeinflusst werden. Die Größe des Protokollblocks kann so konfiguriert werden, dass sie größer als die Größe des Datenbankblocks ist, was sich sowohl auf die Leistung als auch auf die Zuverlässigkeit auswirkt.

Das Protokoll wird bei Abschluss eines Protokollblocks asynchron geschrieben. Infolgedessen befindet sich immer nur ein Protokollblock im Speicher und nicht auf der Festplatte, wodurch die Anzahl der verlorenen Aktualisierungen bei einem Stromausfall begrenzt wird. Die Zeit und Häufigkeit, mit der ein Protokollblock geschrieben wird, kann konfiguriert werden.

Die Verwendung von Transbase® Edge als eingebettete Datenbank bietet zahlreiche Vorteile in Bezug auf Effizienz, Robustheit, Leistung, Wiederverwendbarkeit, Modularisierung und Sicherheit. Das integrierte Transaktionskonzept ermöglicht die Entwicklung von Softwareprodukten in einem völlig anderen Qualitätsniveau.

Trotz vollständiger Funktionalität beträgt der gesamte Platzbedarf von Transbase® Edge (Code und Systemdaten) bei entsprechender Konfiguration weniger als 2 MB. Da alle Transbase®-Schnittstellen identisch bleiben, können klassische Transbase®-basierte PC-Anwendungen ohne Änderungen problemlos auf eingebettete Plattformen portiert werden. Auf diesen Plattformen können Anwendungen und Daten unverändert verwendet werden.

Sichere M2M Prozesse mit onboard C-chain

Onboard C-chain ist eine C-chain-Variante speziell für M2M Prozesse, wie sie in den Bereichen Intelligent Manufacturing, Robotic Process Automation, eMobility, Smart Energy oder eHealth vorkommen. Dabei werden alle Komponenten von C-chain in einem Gerät gebündelt. So kann das komplette C-chain-System auf einem Single Edge Computer wie z.B. einem Raspberry-Pi laufen.

In dieser Implementierung ist C-chain von außen durch eine geschlossene Firewall sicher, gekapselt, zertifiziert und abgeschirmt. Die enge Kopplung aller C-Chain-Komponenten (UDB, TDB, C-chain Client, Protocol Client, smart Contract) und die  embedded Datenbank über Shared Memory führt zu extrem hohen Transaktionsraten von mehr als 2.400 (zweitausendvierhundert) Transaktionen pro Sekunde, wie sie z.B. für eine große digitale Fabrik benötigt werden.

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