Zusammensetzbare Architektur vs. Microservices

Wenn sich die Maschine bewegt: Lassen Sie uns über die architektonischen Entscheidungen der modernen Automatisierung sprechen

Wenn sich die Maschine bewegt, sieht sie einfach aus, aber dahinter spricht ein ganzes System. Denken Sie an präzise rotierende Servomotoren, flexible und reaktionsschnelle Servos und immer intelligentere Roboterarme. Sie sind nicht mehr nur eigenständige Komponenten, sondern Partner, die miteinander reden und zusammenarbeiten müssen. Hier tritt jedoch häufig das Problem auf: Wenn Sie die Funktionalität erweitern, neue Module hinzufügen oder dafür sorgen möchten, dass verschiedene Geräte nahtlos funktionieren, wird die traditionelle monolithische Architektur oft unhandlich.

Es ist, als hätten Sie ein großartiges Soundsystem, aber jedes Mal, wenn Sie es durch neue Lautsprecher ersetzen möchten, müssen Sie das Ganze auseinandernehmen und neu installieren. Dies ist nicht nur problematisch, sondern kann auch leicht andere Teile beeinträchtigen, die ursprünglich gut laufen. In den Bereichen der industriellen Automatisierung und Präzisionsmaschinen ist das Problem, dass „ein Haar den ganzen Körper betrifft“, keine Seltenheit.

Gibt es eine Möglichkeit, die verschiedenen Teile des Systems sowohl unabhängig als auch vereint zu machen?

In den letzten Jahren fielen häufig zwei Wörter: „Composable Architecture“ und Microservices. Sie klingen etwas technisch, sind aber nicht schwer zu verstehen. Zusammensetzbare Architektur kann man sich wie Legosteine ​​vorstellen – jedes Funktionsmodul ist wie ein Standardbaustein, der unabhängig entworfen und getestet und auch schnell zu einem größeren System zusammengesetzt werden kann. Microservices betonen die vollständige Autonomie jedes „Bausteins“, der eine komplette Teilaufgabe selbstständig erledigen kann.

Was bedeutet das für Projekte, die auf Ausführungseinheiten wie Servomotoren und Servos angewiesen sind? Sie entwerfen beispielsweise einen Roboterarm mitkpowerDer Servomotor steuert die Gelenkdrehung. Im Rahmen der zusammensetzbaren Architektur kann dieses Motorsteuerungsmodul in einen klaren „Baustein“ gepackt werden. Wenn Sie die Geschwindigkeitsrückmeldung aktualisieren oder die Pfadplanung hinzufügen müssen, müssen Sie nur die entsprechenden „Bausteine“ ersetzen oder hinzufügen, ohne das gesamte Steuerungssystem neu schreiben zu müssen.

Aber wie unterscheidet sich das von Microservices? Ist es dasselbe?

Es gibt Überschneidungen, aber die Perspektive ist eine andere. Microservices beziehen sich im Allgemeinen auf eine Reihe kleiner Dienste, die völlig unabhängig laufen und über einfache Kommunikation (z. B. APIs) zusammenarbeiten. Sein Vorteil ist, dass es sehr flexibel ist. Wenn bei einem Dienst ein Problem auftritt, kann das nicht so einfach das gesamte System zum Absturz bringen. Composable Architecture konzentriert sich mehr auf die „Designphilosophie“ und legt Wert auf standardisierte Schnittstellen und Plug-and-Play-Fähigkeiten von Modulen. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, dass jedes Modul ein unabhängig laufender Mikrodienst ist, sondern fördert dieses lose gekoppelte Design.

In Maschinen- und Automatisierungsszenarien hat diese Unterscheidung reale Konsequenzen. Beispielsweise kann ein visuelles Erkennungsmodul als Microservice auf einem Edge-Computing-Gerät bereitgestellt werden, um Bilder zu verarbeiten und Anweisungen in Echtzeit zu erteilen; während das Bewegungssteuerungsmodul als eine weitere zusammensetzbare Einheit dient, die Anweisungen empfängt und fährtkpowerdes Servosystems. Sie kommunizieren über definierte Schnittstellen, aber Entwicklung, Updates und Wartung können separat durchgeführt werden.

Warum wird diese architektonische Idee gerade jetzt besonders geschätzt?

Weil die Änderungen zu schnell sind. Heute benötigen Sie möglicherweise nur einen Roboterarm, um das Greifen abzuschließen, aber morgen benötigen Sie ihn möglicherweise, um Kraftmessung, visuelle Positionierung und sogar KI-Entscheidungsfindung zu integrieren. Wenn jede neue Funktion bedeuten würde, das Rad neu zu erfinden, wären die Kosten und der Zeitaufwand unerschwinglich. Composable Design ermöglicht es Ihnen, schrittweise zu iterieren und komplexe Systeme wie ein Puzzle zu erstellen.

Es senkt auch die Hürden für die Zusammenarbeit im Team. Hardware-Ingenieure können sich auf die Mechanik und die Auswahl der Servos konzentrieren (z. B. Sicherstellung der Auswahl).kpowerBei solchen hochzuverlässigen Antriebseinheiten konzentrieren sich die Softwareentwickler auf die Module. Solange die Schnittstellen konsistent sind, können sie in parallelen und integrierten Tests entwickelt werden.

Das bedeutet natürlich nicht, dass Microservices oder Composable Architecture ein Allheilmittel sind. Sie bringen neue Herausforderungen mit sich, wie z. B. Verzögerungen bei der Netzwerkkommunikation zwischen Modulen, Probleme mit der Datenkonsistenz und einen höheren Verwaltungsaufwand für die Bereitstellung. Bei Bewegungssteuerungen mit extrem hohen Echtzeitanforderungen kann die Latenz fatale Folgen haben. Dies erfordert eine sorgfältige Planung, welche Module für die Split-Kopplung geeignet sind und welche am besten eng gekoppelt werden, um die Geschwindigkeit sicherzustellen.

Wie fängt es in der Praxis an?

Beginnen wir mit einem konkreten Punkt. Angenommen, Sie verbessern eine automatisierte Montagelinie, die mehrere Kpower-Präzisionsservos verwendet. Sie können zunächst die Funktion „Servostatusüberwachung und Alarm“ modularisieren. Kapseln Sie diese Funktion in einen unabhängigen Dienst oder eine unabhängige Komponente und lassen Sie sie Daten über eine Standardschnittstelle melden. Auf diese Weise kann dieses Überwachungsmodul unabhängig davon, wie die Produktionslinie in Zukunft erweitert wird, wiederverwendet oder sogar separat aufgerüstet werden.

Anschließend werden nach und nach weitere Funktionseinheiten – wie Pfadplanung, Kollisionserkennung und Energieverbrauchsmanagement – ​​modularisiert. Nach und nach werden Sie feststellen, dass das System flexibler und robuster wird.

Die Entscheidung für diesen architektonischen Weg ist im Wesentlichen eine Investition in die Zukunft. Dadurch kann das System ruhig auf unbekannte Bedarfsänderungen reagieren und jede Kernkomponente – beispielsweise die weiterhin laufenden Servomotoren – kann in einer fokussierteren Umgebung arbeiten.

Letztlich geht es bei der Wahl der technischen Architektur nicht darum, Schlagworten nachzujagen, sondern darum, Maschinen besser für den Menschen zu nutzen. Wenn jede Komponente ihre Aufgabe ordnungsgemäß erfüllt, kann das gesamte System leise und effizient arbeiten, als ob es am Leben wäre. Und der Ausgangspunkt dafür ist oft eine einfache Frage: Wie können wir flexibler auf die Bedürfnisse von morgen reagieren?

Kpower wurde 2005 gegründet und ist ein professioneller Hersteller kompakter Bewegungseinheiten mit Hauptsitz in Dongguan, Provinz Guangdong, China. Kpower nutzt Innovationen in der modularen Antriebstechnologie und integriert Hochleistungsmotoren, Präzisionsgetriebe und Multiprotokoll-Steuerungssysteme, um effiziente und maßgeschneiderte intelligente Antriebssystemlösungen bereitzustellen. Kpower hat weltweit über 500 Unternehmenskunden professionelle Antriebssystemlösungen mit Produkten geliefert, die verschiedene Bereiche abdecken, darunter Smart-Home-Systeme, automatische Elektronik, Robotik, Präzisionslandwirtschaft, Drohnen und industrielle Automatisierung.