Flottenmanager als SaaS: Cloud-Deployment für AGV-Systeme

Überblick

Ein Flottenmanager kann on-premise (auf einem lokalen Server im Werk) oder als Cloud-Service (SaaS) betrieben werden. Beide Ansätze verwalten die gleichen Kernfunktionen (Auftragsverteilung, Routenplanung, Deadlock-Vermeidung), unterscheiden sich aber darin, wo die Software gehostet wird und wie sie sich mit den Fahrzeugen verbindet.

Wann SaaS in Betracht ziehen:

• Keine dedizierte On-Premise-Serverinfrastruktur vorhanden
• Präferenz für herstellerverwaltete Updates und Wartung
• Schnelle Inbetriebnahme ohne lokalen IT-Aufbau
• Die Hochverfügbarkeit eines Flottenmanagers sicherzustellen erfordert mehr Aufwand als eine zuverlässige Internetverbindung bereitzustellen, was Cloud-Hosting zu einer attraktiven Option macht

Hinweis: MQTT-Verbindungen werden in der Regel mit TLS-Verschlüsselung (MQTTS) abgesichert. Alle in diesem Artikel beschriebenen MQTT-Verbindungen sind als verschlüsselt zu verstehen.

Weiterführend: Dieser Artikel behandelt, wo MQTT-Broker und Flottenmanager laufen. Was durch den Broker fließt (VDA-5050-Topics, Nachrichtenstruktur, QoS und ein Ende-zu-Ende-Durchlauf eines Auftrags), ist im Artikel VDA-5050-Nachrichtenfluss beschrieben.

MQTT im Kundennetzwerk

Der MQTT-Broker läuft im Kundennetzwerk. Der Fleet Manager in der Cloud verbindet sich als MQTT-Client mit dem lokalen Broker, optional über einen VPN-Tunnel.

So funktioniert es

1. MQTT-Broker läuft auf einem lokalen Server oder Industrie-PC im Werksnetzwerk
2. AGVs verbinden sich per WLAN mit dem MQTT-Broker. Das hält die Latenz niedrig, und ein Internetzugang ist nicht nötig
3. Fleet Manager (Cloud) verbindet sich als MQTT-Client mit dem lokalen Broker, optional über einen VPN-Tunnel
4. Alle Fahrzeugbefehle und Statusmeldungen fließen wie gewohnt über MQTT. Die AGVs wissen nicht (und müssen nicht wissen), dass der Fleet Manager remote läuft

Vorteile dieses Ansatzes

• Niedrige Latenz für die Fahrzeugsteuerung: Die MQTT-Kommunikation zwischen Broker und AGVs bleibt lokal.
• Kein Internet für AGVs erforderlich: Die Fahrzeuge benötigen nur WLAN-Zugang zum Werksnetzwerk.
• Minimale Internetexposition: Es gibt nur eine Verbindung vom Fleet Manager zum Broker, nicht pro Fahrzeug.
• Einfaches Netzwerk-Setup: AGVs verbinden sich mit einem lokalen Broker, Firewall-Änderungen pro Fahrzeug entfallen.
• Ausfallsicherheit: Bei temporärem Internetausfall kann der MQTT-Broker Nachrichten lokal zwischenspeichern.

Alternative: MQTT Bridge

Anstatt dass sich der Fleet Manager direkt mit einem Broker im Kundennetzwerk verbindet, kann ein MQTT-Bridge-Setup verwendet werden. Dabei laufen lokale MQTT-Broker als Bridges im Kundennetzwerk und leiten relevante Topics über Netzwerkzonen hinweg an den MQTT-Broker in der Cloud weiter.

So funktioniert es

1. AGVs verbinden sich per WLAN mit einem lokalen MQTT-Broker im Produktionsnetzwerk. Das hält die Latenz niedrig, und ein Internetzugang ist nicht nötig
2. MQTT Bridge (Produktion) leitet relevante Topics an den MQTT-Broker im Enterprise-Netzwerk weiter
3. MQTT Bridge (Enterprise) leitet die Topics über eine ausgehende MQTT-Verbindung an den Cloud-MQTT-Broker weiter
4. Fleet Manager (Cloud) verbindet sich mit dem Cloud-MQTT-Broker und empfängt alle Fahrzeugdaten über die Bridge-Kette

Vorteile dieses Ansatzes

• Keine direkte Cloud-Verbindung des Fleet Managers: Die Bridge baut die ausgehende Verbindung zum Cloud-Broker auf.
• Niedrige Latenz für die Fahrzeugsteuerung: Die MQTT-Kommunikation zwischen Broker und AGVs bleibt lokal.
• Einfache Firewall-Konfiguration: Nur eine ausgehende MQTT-Verbindung aus dem Enterprise-Netzwerk muss erlaubt werden.
• Netzwerkzonen-kompatibel: Bridges lassen sich über mehrere Netzwerksegmente (Produktion → Enterprise → Cloud) kaskadieren.
• Pufferung bei Verbindungsunterbrechung: Der lokale Broker speichert Nachrichten, bis die Bridge-Verbindung wiederhergestellt ist.

Alternative: Vollständig in der Cloud

Es ist auch möglich, sowohl den Flottenmanager als auch den MQTT-Broker in der Cloud zu betreiben. In diesem Setup verbinden sich die AGVs direkt über das Internet mit einem Cloud-MQTT-Broker.

Unterschiede

• Jedes AGV benötigt eine zuverlässige Internetverbindung
• Sämtlicher MQTT-Traffic geht über das Internet, was die Latenz erhöht
• Komplexere Netzwerkkonfiguration (Firewall-Regeln, NAT-Traversal pro Fahrzeug)
• Höhere Abhängigkeit von der Internetverfügbarkeit für den Fahrzeugbetrieb
• Bei Verbindungsverlust müssen die Fahrzeuge Nachrichten nach Wiederverbindung erneut senden. In den anderen Architekturen puffert der lokale Broker Nachrichten während eines Ausfalls

Dieser Ansatz kann bei Outdoor-AGVs oder Campus-Szenarien funktionieren, in denen lokales Werksnetzwerk unpraktisch ist, wird aber für typische Indoor-Flottendeployments nicht empfohlen.

Vergleich der Architekturen

Vorteile des SaaS-Deployments

Unabhängig davon, wo der MQTT-Broker läuft, bietet das Hosting des Flottenmanagers als SaaS betriebliche Vorteile: