54.30 Systemarchitektur: Allgemeines
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Durch die Aufteilung eines Systems in eine Vielzahl kleine, autonom agierende Services versprechen Microservices viele Vorteile wie beispielsweise die Komplexität von Software-Systemen zu reduzieren sowie deren Flexibilität und Wartbarkeit zu erhöhen. Dabei sollen Services von selbstständigen, voneinander unabhängigen Teams entwickelt, bereitgestellt und betrieben werden, um schnell auf geänderte Anforderungen reagieren und einzelne Systemteile ohne Beeinträchtigung des Gesamtsystems ändern zu können. Dies ermöglicht in weiterer Folge die gesonderte Skalierung einzelner Teile eines Systems, um so die Verfügbarkeit gezielt erhöhen und Betriebskosten reduzieren zu können. Diese Arbeit führt eine kritische Betrachtung dieses Architekturansatzes durch und ermittelt, welche Voraussetzungen notwendig sind, um damit monolithische, webbasierte Systeme zu modernisieren oder zu erweitern. Aufbauend auf einer theoretischen Ausarbeitung, welche in die Grundlagen von Microservices-Architekturen einführt, Methoden zur Erweiterung und Modernisierung monolithischer Legacy-Systeme beschreibt sowie Wege zeigt, wie ein bestehendes System aufgeteilt werden kann, wird ein Fragebogen ausgearbeitet, um die Erwartungshaltung von Personen im Umfeld der Softwareentwicklung zu erheben. Die Untersuchung zeigte, dass Unternehmen ein großes Interesse und eine hohe Erwartungshaltung an diesen technologischen Ansatz haben, sich aber auch der damit einhergehenden Nachteile, wie unter anderem die Erhöhung der technischen Komplexität des Gesamtsystems oder den steigenden Anforderungen an Betrieb und Infrastruktur, bewusst sind. Weiters wurde festgestellt, dass sich dieses Architekturparadigma nicht für jedes Unternehmen eignet und in der Regel organisatorische Änderungen für deren Einführung notwendig sind. Abschließend wird eine Handlungsempfehlung präsentiert, die, unter Berücksichtigung der zuvor ermittelten Ergebnisse, Möglichkeiten aufzeigt, diesen Architekturansatz auf bestehende Systeme anzuwenden sowie notwendige Voraussetzungen veranschaulicht, welche eine Organisation für die Einführung von Microservices zu erfüllen hat.
Der Einsatz ARM-Prozessor-basierter Systeme ist in den letzten Jahren durch den Aufstieg der Smartphones, sowie dem aktuellen Trend zum Internet of Things rasant angestiegen. Viele Unternehmen arbeiten daran, etablierte Systeme durch stromsparendere Varianten mit ARMSoCs zu ersetzen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die aktuelle Einsetzbarkeit dieser Systeme anhand des Beispiels des Raspberry Pi 3 Model B in Verbindung mit der Microservices Architektur zu evaluieren. Zu diesem Zweck wird im ersten Teilbereich dieser Arbeit auf die Besonderheiten der eingesetzten Hardware und auf die technologischen Barrieren eingegangen, die den Einsatz in Unternehmen erschweren und wie diese überwunden werden können. Aufbauend auf der zuvor erarbeiteten Umgebung wird im darauf folgenden Abschnitt auf die Besonderheiten der Microservices Architektur eingegangen. Hierbei werden Wege aufgezeigt, wie der Einsatz dieser Architektur auch auf dem Raspberry Pi in einer sicheren und redundanten Weise geschehen kann. Der dritte Abschnitt beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines Gesamtkonzepts und dessen prototypischer Umsetzung in Form des Hardwareaufbaus, der gewählten Softwareumgebung, sowie einer beispielhaften Dienstekomposition für den Einsatz in Unternehmen. Als Ergebnis dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, mit welchem es möglich ist, beispielhafte Prozesse in Unternehmen zu realisieren. Zur Demonstration der praktischen Umsetzbarkeit wird abschließend ein Prototyp gezeigt, welcher als Proof of Concept dient. Aufgrund des erfolgreichen Aufbaus dieses Konzepts wurde die Hypothese H1 bestätigt, beziehungsweise die Hypothese H0 widerlegt. Aufbauend auf den Erkenntnissen dieser Arbeit kann in einer folgenden Arbeit der Prototyp zu einer vollwertigen Lösung, die den praktischen Einsatz ermöglicht, ausgebaut werden. Weiters können ähnliche Bereiche analysiert und gefunden werden in welchen eine Verwendung von ARM-Prozessoren mit der heutigen Technik bereits praxistauglich möglich ist.
Webshop to Machine
(2017)
Die vertikale Integration von Geschäftsprozessen ist ein wesentlicher Bestandteil der Idee Industrie 4.0. Der Datenaustausch innerhalb des Unternehmens kann durch Enterprise Resource Planning (ERP) und Manufacturing Execution Systeme (MES) unterstützt werden. Diese Systeme bieten eine hohe Flexibilität und können eine Vielzahl von Daten verarbeiten, ihre Umsetzung und die spezifische Anpassung sind jedoch mit einem erheblichen wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Dies ist vor allem für kleine und kleine Unternehmen eine große Herausforderung. Ziel dieser Masterarbeit ist es, Konzepte für ein flexibles und sicheres System zu erarbeiten, das einen Datentransfer zwischen verteilten Produktionsanlagen und einem Webshop ermöglicht. Dieses System sollte eine automatische Abwicklung von Aufträgen in einem Online-Shop ermöglichen. Zusätzlich soll eine weitere Website für den Betreiber die Überwachungsdaten der Anlagen zur Kontrolle und Optimierung des Herstellungsprozesses zur Verfügung stellen. Zuerst wurde der Beitrag der Idee, Webanwendungen mit der Produktion zu verknüpfen, in Bezug auf die Industrie 4.0 umrissen. Im theoretischen Teil wurden die Gestaltung von Webanwendungen und die Möglichkeiten einer Kommunikation mit der Steuerung der Produktionsanlagen untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden mögliche Bedrohungsszenarien skizziert und mögliche Gestaltungsvarianten für die Systemarchitektur entworfen. Nach der Auswertung dieser Konzepte wurde das Projekt als Prototyp realisiert und an einer Produktionsanlage getestet. Das ausgeführte System sorgt für einen sicheren Datenaustausch mit Web-Applikationen und ist besonders einfach in bestehende Systeme zu integrieren. Darüber hinaus ermöglicht es eine automatische Abwicklung der Aufträge im Online-Shop und eine Datenüberwachung für den Betreiber. Es bietet eine wirtschaftlich attraktive, kleine Alternative zu bestehenden MES- oder ERP-Systemen. Basierend auf diesen Ergebnissen sind weitere Langzeitversuche erforderlich, um die höhere Leistung aufgrund der automatischen Auftragsabarbeitung zu bestätigen und weitere Verbesserungen am Prototypen vorzunehmen.
