Benjamin Aunkofer

Big Data – Das Versprechen wurde eingelöst

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Big Data tauchte als Buzzword meiner Recherche nach erstmals um das Jahr 2011 relevant in den Medien auf. Big Data wurde zum Business-Sprech der darauffolgenden Jahre. In der Parallelwelt der ITler wurde das Tool und Ökosystem Apache Hadoop quasi mit Big Data beinahe synonym gesetzt. Der Guardian verlieh Apache Hadoop mit seinem Konzept des Distributed Computing mit MapReduce im März 2011 bei den MediaGuardian Innovation Awards die Auszeichnung “Innovator of the Year”. Im Jahr 2015 erlebte der Begriff Big Data in der allgemeinen Geschäftswelt seine Euphorie-Phase mit vielen Konferenzen und Vorträgen weltweit, die sich mit dem Thema auseinandersetzten. Dann etwa im Jahr 2018 flachte der Hype um Big Data wieder ab, die Euphorie änderte sich in eine Ernüchterung, zumindest für den deutschen Mittelstand. Die große Verarbeitung von Datenmassen fand nur in ganz bestimmten Bereichen statt, die US-amerikanischen Tech-Riesen wie Google oder Facebook hingegen wurden zu Daten-Monopolisten erklärt, denen niemand das Wasser reichen könne. Big Data wurde für viele Unternehmen der traditionellen Industrie zur Enttäuschung, zum falschen Versprechen.

Von Big Data über Data Science zu AI

Einer der Gründe, warum Big Data insbesondere nach der Euphorie wieder aus der Diskussion verschwand, war der Leitspruch “Shit in, shit out” und die Kernaussage, dass Daten in großen Mengen nicht viel wert seien, wenn die Datenqualität nicht stimme. Datenqualität hingegen, wurde zum wichtigen Faktor jeder Unternehmensbewertung, was Themen wie Reporting, Data Governance und schließlich dann das Data Engineering mehr noch anschob als die Data Science.

Google Trends - Big Data (blue), Data Science (red), Business Intelligence (yellow) und Process Mining (green).

Google Trends – Big Data (blue), Data Science (red), Business Intelligence (yellow) und Process Mining (green). Quelle: https://trends.google.de/trends/explore?date=2011-03-01%202023-01-03&geo=DE&q=big%20data,data%20science,Business%20Intelligence,Process%20Mining&hl=de

Small Data wurde zum Fokus für die deutsche Industrie, denn “Big Data is messy!”1 und galt als nur schwer und teuer zu verarbeiten. Cloud Computing, erst mit den Infrastructure as a Service (IaaS) Angeboten von Amazon, Microsoft und Google, wurde zum Enabler für schnelle, flexible Big Data Architekturen. Zwischenzeitlich wurde die Business Intelligence mit Tools wie Qlik Sense, Tableau, Power BI und Looker (und vielen anderen) weiter im Markt ausgebaut, die recht neue Disziplin Process Mining (vor allem durch das deutsche Unicorn Celonis) etabliert und Data Science schloss als Hype nahtlos an Big Data etwa ab 2017 an, wurde dann ungefähr im Jahr 2021 von AI als Hype ersetzt. Von Data Science spricht auf Konferenzen heute kaum noch jemand und wurde hype-technisch komplett durch Machine Learning bzw. Artificial Intelligence (AI) ersetzt. AI wiederum scheint spätestens mit ChatGPT 2022/2023 eine neue Euphorie-Phase erreicht zu haben, mit noch ungewissem Ausgang.

Big Data Analytics erreicht die nötige Reife

Der Begriff Big Data war schon immer etwas schwammig und wurde von vielen Unternehmen und Experten schnell auch im Kontext kleinerer Datenmengen verwendet.2 Denn heute spielt die Definition darüber, was Big Data eigentlich genau ist, wirklich keine Rolle mehr. Alle zuvor genannten Hypes sind selbst Erben des Hypes um Big Data.

Während vor Jahren noch kleine Datenanalysen reichen mussten, können heute dank Data Lakes oder gar Data Lakehouse Architekturen, auf Apache Spark (dem quasi-Nachfolger von Hadoop) basierende Datenbank- und Analysesysteme, strukturierte Datentabellen über semi-strukturierte bis komplett unstrukturierte Daten umfassend und versioniert gespeichert, fusioniert, verknüpft und ausgewertet werden. Das funktioniert heute problemlos in der Cloud, notfalls jedoch auch in einem eigenen Rechenzentrum On-Premise. Während in der Anfangszeit Apache Spark noch selbst auf einem Hardware-Cluster aufgesetzt werden musste, kommen heute eher die managed Cloud-Varianten wie Microsoft Azure Synapse oder die agnostische Alternative Databricks zum Einsatz, die auf Spark aufbauen.

Die vollautomatisierte Analyse von textlicher Sprache, von Fotos oder Videomaterial war 2015 noch Nische, gehört heute jedoch zum Alltag hinzu. Während 2015 noch von neuen Geschäftsmodellen mit Big Data geträumt wurde, sind Data as a Service und AI as a Service heute längst Realität!

ChatGPT und GPT 4 sind King of Big Data

ChatGPT erschien Ende 2022 und war prinzipiell nichts Neues, keine neue Invention (Erfindung), jedoch eine große Innovation (Marktdurchdringung), die großes öffentliches Interesse vor allem auch deswegen erhielt, weil es als kostenloses Angebot für einen eigentlich sehr kostenintensiven Service veröffentlicht und für jeden erreichbar wurde. ChatGPT basiert auf GPT-3, die dritte Version des Generative Pre-Trained Transformer Modells. Transformer sind neuronale Netze, sie ihre Input-Parameter nicht nur zu Klasseneinschätzungen verdichten (z. B. ein Bild zeigt einen Hund, eine Katze oder eine andere Klasse), sondern wieder selbst Daten in ähnliche Gestalt und Größe erstellen. So wird aus einem gegeben Bild ein neues Bild, aus einem gegeben Text, ein neuer Text oder eine sinnvolle Ergänzung (Antwort) des Textes. GPT-3 ist jedoch noch komplizierter, basiert nicht nur auf Supervised Deep Learning, sondern auch auf Reinforcement Learning.
GPT-3 wurde mit mehr als 100 Milliarden Wörter trainiert, das parametrisierte Machine Learning Modell selbst wiegt 800 GB (quasi nur die Neuronen!)3.

ChatGPT basiert auf GPT3.5 und wurde in 3 Schritten trainiert. Neben Supervised Learning kam auch Reinforcement Learning zum Einsatz.

ChatGPT basiert auf GPT-3.5 und wurde in 3 Schritten trainiert. Neben Supervised Learning kam auch Reinforcement Learning zum Einsatz. Quelle: openai.com

GPT-3 von openai.com war 2021 mit 175 Milliarden Parametern das weltweit größte Neuronale Netz der Welt.4 

Größenvergleich: Parameteranzahl GPT-3 vs GPT-4

Größenvergleich: Parameteranzahl GPT-3 vs GPT-4 Quelle: openai.com

Der davor existierende Platzhirsch unter den Modellen kam von Microsoft mit “nur” 10 Milliarden Parametern und damit um den Faktor 17 kleiner. Das nun neue Modell GPT-4 ist mit 100 Billionen Parametern nochmal 570 mal so “groß” wie GPT-3. Dies bedeutet keinesfalls, dass GPT-4 entsprechend 570 mal so fähig sein wird wie GPT-3, jedoch wird der Faktor immer noch deutlich und spürbar sein und sicher eine Erweiterung der Fähigkeiten bedeuten.

Was Big Data & Analytics heute für Unternehmen erreicht

Auf Big Data basierende Systeme wie ChatGPT sollte es – der zuvor genannten Logik folgend – jedoch eigentlich gar nicht geben dürfen, denn die rohen Datenmassen, die für das Training verwendet wurden, konnten nicht im Detail auf ihre Qualität überprüft werden. Zum Einen mittelt die Masse an Daten die in ihnen zu findenden Fehler weitgehend raus, zum Anderen filtert Deep Learning selbst relevante Muster und unliebsame Ausreißer aus den Datenmassen heraus. Neuronale Netze, der Kern des Deep Learning, können durchaus als große Filter verstanden und erklärt werden.

Davon abgesehen, dass die neuen ChatBot-APIs von den Cloud-Providern Microsoft, Google und auch Amazon genutzt werden können, um Arbeitsprozesse und Kommunikation zu automatisieren, wird Big Data heute in vielen Unternehmen dazu eingesetzt, um Unternehmens-/Finanzkennzahlen auszuwerten und vorherzusagen, um Produktionsqualität zu überwachen, um Maschinen-Sensordaten mit den Geschäftsdaten aus ERP-, MES- und CRM-Systemen zu verheiraten, um operative Prozesse über mehrere IT-Systeme hinweg zu rekonstruieren und auf Schwachstellen hin zu untersuchen und um Schlussendlich auch den weiteren Datenhunger zu stillen, z. B. über Text-Extraktion aus Webseiten (Intelligence Gathering), die mit NLP und Computer Vision mächtiger wird als je zuvor.

Big Data hält sein Versprechen dank AI

Die frühere Enttäuschung aus Big Data resultierte aus dem fehlenden Vermittler zwischen Big Data (passive Daten) und den Applikationen (z. B. Industrie 4.0). Dieser Vermittler ist der aktive Part, die AI und weiterführende Datenverarbeitung (z. B. Lakehousing) und Analysemethodik (z. B. Process Mining). Davon abgesehen, dass mit AI über Big Data bereits in Medizin und im Verkehrswesen Menschenleben gerettet wurden, ist Big Data & AI längst auch in gewöhnlichen Unternehmen angekommen. Big Data hält sein Versprechen für Unternehmen doch noch ein und revolutioniert Geschäftsmodelle und Geschäftsprozesse, sichert so Wettbewerbsfähigkeit. Zumindest, wenn Unternehmen sich auf diesen Weg tatsächlich einlassen.

Quellen:

  1. Edd Dumbill: What is big data? An introduction to the big data landscape. (Memento vom 23. April 2014 im Internet Archive) auf: strata.oreilly.com.
    ↑
  2. Fergus Gloster: Von Big Data reden aber Small Data meinen. Computerwoche, 1. Oktober 2014↑
  3. Bussler, Frederik (July 21, 2020). “Will GPT-3 Kill Coding?”. Towards Data Science. Retrieved August 1, 2020.2022↑
  4. developer.nvidia.com, 1. Oktober 2014↑
Interview Benjamin Aunkofer - Datenstrategien und Data Teams entwickeln!
Redaktion

Interview – Datenstrategie und Data Teams entwickeln!

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Das Format Business Talk am Kudamm in Berlin führte ein drittes Interview mit Benjamin Aunkofer zum Thema “Datenstrategie und Data Team Organisation”.

In dem Interview erklärt Benjamin Aunkofer, was Unternehmen Datenstrategien entwickeln, um Ihren Herausforderungen gerecht zu werden. Außerdem gibt er Tipps, wie Unternehmen ein fähiges Data Team aufbauen, qualifizieren und halten.

Nachfolgend das Interview auf Youtube sowie die schriftliche Form zum Nachlesen:


Interview – Datenstrategien und Aufbau von Data Teams

  1. Herr Aunkofer, Sie unterstützen Unternehmen u.a. bei der Entwicklung von Datenstrategien und dem Aufbau von Data Teams. Was genau ist denn eine Datenstrategie?Eine Datenstrategie ist eine Strategie über die Nutzung von Daten zur Geschäftsoptimierung. Man kann auch sagen: Eine Datenstrategie ist ein Business Plan darüber, wie Daten richtig im Unternehmen genutzt werden sollen.Abgesehen vom Aufbau neuer eigener Geschäftsmodelle mit Daten, können grundsätzlich drei Faktoren im Unternehmen mit der Nutzung von Daten optimiert werden.1. Umsätze, also die Erhöhung der Umsätze durch bessere Produkte oder durch besseres Verständnis der Kunden
    2. Die Reduktion von Kosten und
    3. die verbesserte Risikoerkennung und -bewertung, z. B. in der Wirtschaftsprüfung.Eine Datenstrategie ist abgerichtet auf die Unternehmensziele und ist der Masterplan dafür, diese auch zu erreichen.
  2. Und was sind die typischen Ziele mit denen Kunden an Sie herantreten?Das hängt stark von der Branche ab, also Handelsunternehmen wollen vor allem die Kunden besser verstehen, Marketing besser ausrichten oder auch Produkte verbessern. Immobilienunternehmen wollen stets DIE Markttransparenz für sich und industrielle Unternehmen, also Maschinenbau, Zulieferer, Pharma usw. wollen meistens intelligente Produkte, oder mehr noch, schlanke Prozesse zur Kosteneinsparung, aber auch, um mehr Umsatz zu machen, denn Schnelligkeit heißt Wettbewerbsfähigkeit.Am Ende ist das aber auch alles sehr individuell von Unternehmen zu Unternehmen.
  3. Die Entwicklung einer Datenstrategie erfordert sicherlich ein systematisches Vorgehen. Was sind die wichtigsten Schritte?Ja genau, wir haben da eine generelle Vorgehensweise. Verkürzt erläutert, in fünf Schritten, wollen wir zu Anfang erstmal die Unternehmensvision für die nächste Zeit wissen und diese, wenn nicht schon gegeben, in klare Unternehmensziele herunter gebrochen haben. Das ist der erste und wichtigste Schritt.Weil, wenn wir das haben, dann können wir die dafür relevanten Daten und Datenquellen identifizieren. Das sind vielleicht unternehmensinterne Daten aus den IT-Systemen, ERP, CRM usw. und manchmal auch noch Daten aus unternehmensexternen Quellen, z. B. aus dem Social Media, Marktplattformen, Open Data usw. In manchen Fällen dreht sich auch alles nur um interne oder nur um externe Daten. Auch prüfen wir natürlich, ob Daten erst noch generiert oder gesammelt werden müssen und wie es um den rechtlichen Rahmen bzgl. der Nutzung steht. Das war der zweite Schritt.Wenn die relevanten Datenquellen identifiziert sind, sind im dritten Schritt die richtigen Methoden der Datennutzung auszumachen, z. B. der Aufbau einer Datenplattform, vielleicht ein Data Warehouse zur Datenkonsolidierung, Process Mining zur Prozessanalyse oder Predictive Analytics für den Aufbau eines bestimmten Vorhersagesystems, KI zur Anomalieerkennung oder je nach Ziel etwas ganz anderes.Der vierte Schritt ist die Überlegung, wie das ganze organisatorisch gelöst werden soll, also z. B. über eine zentrale verantwortliche Stelle im Unternehmen oder dezentral in bestimmten Fachabteilungen? Stehen die dafür richtigen Mitarbeiter zur Verfügung? Müssen Qualifizierungsmaßnahmen getroffen werden? Im Grunde kennt das wohl jeder, dass Unternehmen einfach z. B. ein Tool eingeführt haben, dass dann aber nicht genutzt wird. Dies müssen wir zu verwenden wissen.Tja und wenn das auch erledigt ist, muss das alles nur nochmal aufgeschrieben und in eine Planung mit Meilensteinen gebracht werden. Budgets, Staffing, Make or Buy usw. kommt da alles rein. Und voila, dann haben wir unsere Datenstrategie.
  4. Unterstützen Sie auch bei der Umsetzung der Datenstrategien?Ja klar, schon viel gemacht, sogar in verschiedensten Branchen. Diese Arbeit macht sogar großen Spaß für alle Beteiligten und es gibt nichts Spannenderes, als diesen Plan in die Zukunft zu gestalten.
  5. Sie arbeiten nicht nur als externer Dienstleister, sondern bietet auch Hilfestellung beim Aufbau und der Ausbildung eigener Data Teams. Welche Weiterbildungsformate bieten Sie an?Also wenn es hier einen Fachkräftemangel gibt, dann definitiv bei den Datenexperten. Übrigens nicht mehr so stark bei den Data Scientists, auch wenn richtig gute Mitarbeiter ebenfalls rar gesät sind, den größten Bedarf haben Unternehmen eher bei den Data Engineers. Das sind die Kollegen, die die Data Warehouses oder Data Lakes aufbauen und pflegen.Es gibt aber viele junge Leute, die da gerne einsteigen wollen. Das Problem auf der anderen Seite ist jedoch, dass Unternehmen natürlich eher erfahrene Leute suchen, die schneller und besser mit den großen Praxisproblemen klarkommen, die in den Datenarchitekturen sich nun mal so einschleichen. Diese erfahrenen Experten sind aber schwer zu finden und Stellen daher meistens sehr lange unbesetzt, oder dann mit Mitarbeitern, die kein Deutsch sprechen können.Wo wir von DATANOMIQ helfen können: Durch uns als Coach können Unternehmen auf ihrer Suche dem DEM Superexperten auch einfach günstigere, unerfahrene, aber motivierte Leute einstellen. Motivation der Mitarbeiter ist nicht zu unterschätzen! Als externer Dienstleister können wir dann unterstützen und schulen zu gleich. Und das machen wir über drei verschiedene Stufen:Trainings, Workshops und Coachings.Beim Training arbeiten wir mit Didaktik. Die Daten sind einfach gehalten und beispielhaft, denn wir möchten nicht zu lange über sie reden, sondern über die richtige Methodik der Datenaufbereitung oder Datenanalyse.Beim Workshop behandeln wir das reale Problem mit den echten Daten, mit denen der Mitarbeiter im Unternehmen konfrontiert ist. Hier schauen wir erstmal gemeinsam blöd aus der Wäsche, aber erarbeiten uns dann gemeinsam zügig die Lösung.

    Und beim Coaching schauen wir dann eigentlich nur zu und geben Ratschläge, wie man besser an die Aufgabenstellung herangehen könnte. Der Mitarbeiter hat also selbst das Zepter in der Hand und das Doing.Wir sind dann nur der Support.

    So können wir Stellen schnell besetzen und niemand muss Sorge haben, dass die Kompetenz nicht ausreicht. Auf diese Weise habe ich schon mehrere Data Teams für Kunden aufgebaut und parallel natürlich auch mein eigenes.

 

Sehen Sie die zwei anderen Video-Interviews von Benjamin Aunkofer:

 

 

 

 

 

 

 

Maria Endova

Web Scraping mit und ohne Code

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Wenn Sie ein kleines Start-up haben, möchten Sie möglicherweise nicht mit anderen Unternehmen zusammenarbeiten, um Marketinginformationen zu erhalten, die für Ihr Geschäft wichtig sind. Das ist aber nicht nötig, denn bei fast allen erfolgreichen Unternehmen bekommt man online alle Daten, die man braucht, nur mit eigenem Wissen und ein paar nützlichen Web-Tools.

Aber um die erhaltenen Daten in Ihren Marketing- und anderen Strategien verwenden zu können, müssen Sie sie in die richtige Form bringen. Wie kann man Daten aus dem Internet extrahieren, verarbeiten, bereinigen und auch visualisieren? Welche Aktivitäten sind legal und welche nicht?

Mit Web Scraping die richtigen Daten extrahieren

Web Scraping bezieht sich auf die Verwendung eines Programms oder Algorithmus, um große Datenmengen aus dem Internet zu extrahieren und zu verarbeiten. Egal, ob Sie Datenwissenschaftler, Ingenieur oder jemand sind, der große Mengen an Datensätzen analysiert, die Möglichkeit, Daten aus dem Internet zu sammeln, ist in allen Bereichen nützlich, vom Sport bis zum Vertrieb.

Angenommen, Sie haben Daten im Internet gefunden und es gibt keine direkte Möglichkeit, sie herunterzuladen. In diesem Fall wäre Web Scraping mit Code wie etwa mit R oder Python eine Gelegenheit, mit der Sie Daten in eine verwendbare Form extrahieren können, die importiert werden kann.

Parsen von Webseiten mit Beautiful Soup

Wenn Sie Jupyter Notebook verwenden, sollten Sie damit beginnen, die erforderlichen Module zu importieren – seaborn, pandas, numpy, matplotlib.pyplot. Wenn Sie Jupyter Notebook nicht installiert haben, können Sie es mit der online verfügbaren Anaconda Python-Distribution installieren. Stellen Sie sicher, dass sie die integrierte %matplotlib enthält, um Diagramme einfach anzuzeigen.

Um Webseiten zu analysieren, sollten Sie auch einige Bibliotheken importieren:

  • Das Modul urllib.request wird zum Öffnen von URLs verwendet.
  • Das Paket Beautiful Soup wird verwendet, um Daten aus HTML-Dateien zu extrahieren.
  • Die Beautiful Soup-Bibliothek heißt bs4, was für Beautiful Soup Version 4 steht.

Nach dem Importieren der erforderlichen Module sollten Sie die URL mit dem Datensatz angeben und an urlopen() übergeben, um den HTML-Code der Seite abzurufen:

url = “http://www.webseite-beispiel.com/beitrag”

html = urlopen(url)

Das Erhalten der HTML-Seite ist nur der erste Schritt. Der nächste Schritt besteht darin, ein Beautiful Soup-Objekt aus HTML zu erstellen. Dies geschieht, indem der HTML-Code an die Funktion BeautifulSoup() übergeben wird.

Das Paket Beautiful Soup wird zum Analysieren von HTML verwendet, d. h. es nimmt rohen HTML-Text und parst ihn in Python-Objekte. Das zweite Argument „lxml“ ist der HTML-Parser:

soup = BeautifulSoup(html, ‘lxml’)

type(soup)

bs4.BeautifulSoup

Mit dem Soup-Objekt können Sie interessante Informationen über die Website extrahieren, die Sie scrapen, z. B. den Titel der Seite abrufen:

title = soup.title

print(title)

Sie können auch den Text einer Webseite abrufen und schnell ausdrucken, um zu sehen, ob er Ihren Erwartungen entspricht. Sie können den HTML-Code einer Webseite anzeigen, indem Sie mit der rechten Maustaste auf eine beliebige Stelle auf der Webseite klicken und „Inspizieren“ („Inspect“) auswählen.

Als Nächstes können Sie die Suppenmethode find_all() verwenden, um nützliche HTML-Tags von der Webseite zu extrahieren. Beispiele für nützliche Tags sind <a> für Hyperlinks, <table> für Tabellen, <tr> für Tabellenzeilen, <th> für Tabellenköpfe und <td> für Tabellenzellen.

Wenn es Ihnen schwer fällt, die notwendigen Informationen mithilfe von Code aus der ausgewählten Website zu extrahieren, macht das nichts. Heutzutage gibt es mehrere wirklich hochwertige Software, mit der Sie dies in wenigen Minuten ohne Python-Kenntnisse tun können.

Auf diese Weise treffen Sie den neuen Standard im Web Scraping. Mit den besten Tools können Sie nicht nur Informationen aus allen öffentlichen Quellen extrahieren, sondern sie auch im gewünschten Format und am richtigen Ort speichern.

Ist Web Scraping legal?

Web Scraping gibt es schon lange und in guter Verfassung ist es eine wichtige Säule des Webs. „Gute Bots“ ermöglichen es beliebten Diensten und Unternehmen, viele nützliche Aktionen auszuführen:

  • Suchmaschinen, Webinhalte zu indexieren
  • Preisvergleichsdiensten, den Verbrauchern Geld zu sparen
  • Marktforschern, Stimmungen in sozialen Netzwerken einzuschätzen

Allerdings gibt es auch „Bad Bots“. Sie extrahieren Inhalte von einer Website mit der Absicht, sie für Zwecke zu verwenden, die außerhalb der Kontrolle des Eigentümers der Website liegen. Bad Bots machen 20 Prozent des gesamten Webverkehrs aus und werden verwendet, um eine Vielzahl von böswilligen Aktivitäten wie Denial-of-Service-Angriffe, Online-Betrug, Kontohijacking, Datendiebstahl, Diebstahl geistigen Eigentums, nicht autorisiertes Scannen auf Schwachstellen, Spam und Betrug mit digitaler Werbung durchzuführen.

Was ist also legal und was ist illegal? Web Scraping und Crawling ist per se nicht illegal. Schließlich kann man seine eigene Website problemlos scrapen oder crawlen.

Startups mögen es, weil es eine kostengünstige und leistungsstarke Möglichkeit ist, Daten zu sammeln, ohne dass eine Partnerschaft erforderlich ist. Großunternehmen nutzen Scraper zu ihrem eigenen Vorteil, wollen aber auch nicht, dass andere Bots in Bezug auf sie einsetzen.

Die meisten Websites haben keinen Web-Scraping-Schutz. Sollten Unternehmen Web Scraping verhindern? Während die Gerichte versuchen, über die Rechtmäßigkeit des Scrapings zu entscheiden, werden Unternehmen immer noch ihre Daten gestohlen und die Geschäftslogik ihrer Websites missbraucht.

Aber anstatt sich an das Gesetz zu wenden, um dieses technologische Problem letztendlich zu lösen, kann man es mit Anti-Bot- und Scraping-Technologien bekämpfen.

Cloud Data Platform for Shopfloor Management
Benjamin Aunkofer

How Cloud Data Platforms improve Shopfloor Management

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In the era of Industry 4.0, linking data from MES (Manufacturing Execution System) with that from ERP, CRM and PLM systems plays an important role in creating integrated monitoring and control of business processes.

ERP (Enterprise Resource Planning) systems contain information about finance, supplier management, human resources and other operational processes, while CRM (Customer Relationship Management) systems provide data about customer relationships, marketing and sales activities. PLM (Product Lifecycle Management) systems contain information about products, development, design and engineering.

By linking this data with the data from MES, companies can obtain a more complete picture of their business operations and thus achieve better monitoring and control of their business processes. Of central importance here are the OEE (Overall Equipment Effectiveness) KPIs that are so important in production, as well as the key figures from financial controlling, such as contribution margins. The fusion of data in a central platform enables smooth analysis to optimize processes and increase business efficiency in the world of Industry 4.0 using methods from business intelligence, process mining and data science. Companies also significantly increase their enterprise value with the linking of this data, thanks to the data and information transparency gained.

Cloud Data Platform for shopfloor management and data sources such like MES, ERP, PLM and machine data.

Cloud Data Platform for shopfloor management and data sources such like MES, ERP, PLM and machine data. Copyright by DATANOMIQ.

If the data sources are additionally expanded to include the machines of production and logistics, much more in-depth analyses for error detection and prevention as well as for optimizing the factory in its dynamic environment become possible. The machine sensor data can be monitored directly in real time via respective data pipelines (real-time stream analytics) or brought into an overall picture of aggregated key figures (reporting). The readers of this data are not only people, but also individual machines or entire production plants that can react to this data.

As a central data architecture there are dozens of analytical applications which can be fed with data:

– OEE key figures for Shopfloor reporting
– Process Mining (e.g. material flow analysis) for manufacturing and supply chain.
– Detection of anomalies on the shopfloor or on individual machines.
– Predictive maintenance for individual machines or entire production lines.

This solution scales completely automatically in terms of both performance and cost. It looks beyond individual problems since it offers universal and flexible scope for action. In other words, it will result in a “god mode” for the management being able to drill-down from a specific client project to insights into single machines involved into each project.

Are you interested in scalable data architectures for your shopfloor management? Or would you like to discuss a specific problem with us? Or maybe you are interested in an individual data strategy? Then get in touch with me! 🙂

Benjamin Aunkofer

Jobprofil des Data Engineers

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Warum Data Engineering der Data Science in Bedeutung und Berufschancen längst die Show stiehlt, dabei selbst ebenso einem stetigen Wandel unterliegt.

Was ein Data Engineer wirklich können muss

Der Data Scientist als sexiest Job des 21. Jahrhunderts? Mag sein, denn der Job hat seinen ganz speziellen Reiz, auch auf Grund seiner Schnittstellenfunktion zwischen Technik und Fachexpertise. Doch das Spotlight der kommenden Jahre gehört längst einem anderen Berufsbild aus der Datenwertschöpfungskette – das zeigt sich auch bei den Gehältern.

Viele Unternehmen sind gerade auf dem Weg zum Data-Driven Business, einer Unternehmensführung, die für ihre Entscheidungen auf transparente Datengrundlagen setzt und unter Einsatz von Business Intelligence, Data Science sowie der Automatisierung mit Deep Learning und RPA operative Prozesse so weit wie möglich automatisiert. Die Lösung für diese Aufgabenstellungen werden oft vor allem bei den Experten für Prozessautomatisierung und Data Science gesucht, dabei hängt der Erfolg jedoch gerade viel eher von der Beschaffung valider Datengrundlagen ab, und damit von einer ganz anderen entscheidenden Position im Workflow datengetriebener Entscheidungsprozesse, dem Data Engineer.

Data Engineer, der gefragteste Job des 21sten Jahrhunderts?

Der Job des Data Scientists hingegen ist nach wie vor unter Studenten und Absolventen der MINT-Fächer gerade so gefragt wie nie, das beweist der tägliche Ansturm der vielen Absolventen aus Studiengängen rund um die Data Science auf derartige Stellenausschreibungen. Auch mangelt es gerade gar nicht mehr so sehr an internationalen Bewerben mit Schwerpunkt auf Statistik und Machine Learning. Der solide ausgebildete und bestenfalls noch deutschsprachige Data Scientist findet sich zwar nach wie vor kaum im Angebot, doch insgesamt gute Kandidaten sind nicht mehr allzu schwer zu finden. Seit Jahren sind viele Qualifizierungsangebote für Studenten sowie Arbeitskräfte am Markt auch günstig und ganz flexibel online verfügbar, ohne dabei Abstriche bei beim Ansehen dieser Aus- und Fortbildungsmaßnahmen in Kauf nehmen zu müssen.

Was ein Data Scientist fachlich in Sachen Expertise alles abdecken muss, hatten wir ganz ausführlich über Betrachtung des Data Science Knowledge Stack besprochen.

Doch was bringt ein Data Scientist, wenn dieser gar nicht über die Daten verfügt, die für seine Aufgaben benötigt werden? Sicherlich ist die Aufgabe eines jeden Data Scientists auch die Vorbereitung und Präsentation seiner Vorhaben. Die Heranschaffung und Verwaltung großer Datenmengen in einer Enterprise-fähigen Architektur ist jedoch grundsätzlich nicht sein Schwerpunkt und oft fehlen ihm dafür auch die Berechtigungen in einer Enterprise-IT. Noch konkreter wird der Bedarf an Datenbeschaffung und -aufbereitung in der Business Intelligence, denn diese benötigt für nachhaltiges Reporting feste Strukturen wie etwa ein Data Warehouse.

Das Profil des Data Engineers: Big Data High-Tech

Auch wenn Data Engineering von Hochschulen und Fortbildungsanbietern gerade noch etwas stiefmütterlich behandelt werden, werden der Einsatz und das daraus resultierende Anforderungsprofil eines Data Engineers am Markt recht eindeutig skizziert. Einsatzszenarien für diese Dateningenieure – auch auf Deutsch eine annehmbare Benennung – sind im Kern die Erstellung von Data Warehouse und Data Lake Systeme, mittlerweile vor allem auf Cloud-Plattformen. Sie entwickeln diese für das Anzapfen von unternehmensinternen sowie -externen Datenquellen und bereiten die gewonnenen Datenmengen strukturell und inhaltlich so auf, dass diese von anderen Mitarbeitern des Unternehmens zweckmäßig genutzt werden können.

Enabler für Business Intelligence, Process Mining und Data Science

Kein Data Engineer darf den eigentlichen Verbraucher der Daten aus den Augen verlieren, für den die Daten nach allen Regeln der Kunst zusammengeführt, bereinigt und in das Zielformat gebracht werden sollen. Klassischerweise arbeiten die Engineers am Data Warehousing für Business Intelligence oder Process Mining, wofür immer mehr Event Logs benötigt werden. Ein Data Warehouse ist der unter Wasser liegende, viel größere Teil des Eisbergs der Business Intelligence (BI), der die Reports mit qualifizierten Daten versorgt. Diese Eisberg-Analogie lässt sich auch insgesamt auf das Data Engineering übertragen, der für die Endanwender am oberen Ende der Daten-Nahrungskette meistens kaum sichtbar ist, denn diese sehen nur die fertigen Analysen und nicht die dafür vorbereiteten Datentöpfe.

Abbildung 1 - Data Engineering ist der Mittelpunkt einer jeden Datenplattform. Egal ob für Data Science, BI, Process Mining oder sogar RPA, die Datenanlieferung bedingt gute Dateningenieure, die bis hin zur Cloud Infrastructure abtauchen können.

Abbildung 1 – Data Engineering ist der Mittelpunkt einer jeden Datenplattform. Egal ob für Data Science, BI, Process Mining oder sogar RPA, die Datenanlieferung bedingt gute Dateningenieure, die bis hin zur Cloud Infrastructure abtauchen können.

Datenbanken sind Quelle und Ziel der Data Engineers

Daten liegen selten direkt in einer einzigen CSV-Datei strukturiert vor, sondern entstammen einer oder mehreren Datenbanken, die ihren eigenen Regeln unterliegen. Geschäftsdaten, beispielsweise aus ERP- oder CRM-Systemen, liegen in relationalen Datenbanken vor, oftmals von Microsoft, Oracle, SAP oder als eine Open-Source-Alternative. Besonders im Trend liegen derzeitig die Cloud-nativen Datenbanken BigQuery von Google, Redshift von Amazon und Synapse von Microsoft sowie die cloud-unabhängige Datenbank snowflake. Dazu gesellen sich Datenbanken wie der PostgreSQL, Maria DB oder Microsoft SQL Server sowie CosmosDB oder einfachere Cloud-Speicher wie der Microsoft Blobstorage, Amazon S3 oder Google Cloud Storage. Welche Datenbank auch immer die passende Wahl für das Unternehmen sein mag, ohne SQL und Verständnis für normalisierte Daten läuft im Data Engineering nichts.

Andere Arten von Datenbanken, sogenannte NoSQL-Datenbanken beruhen auf Dateiformaten, einer Spalten- oder einer Graphenorientiertheit. Beispiele für verbreitete NoSQL-Datenbanken sind MongoDB, CouchDB, Cassandra oder Neo4J. Diese Datenbanken exisiteren nicht nur als Unterhaltungswert gelangweilter Nerds, sondern haben ganz konkrete Einsatzgebiete, in denen sie jeweils die beste Performance im Lesen oder Schreiben der Daten bieten.

Ein Data Engineer muss demnach mit unterschiedlichen Datenbanksystemen zurechtkommen, die teilweise auf unterschiedlichen Cloud Plattformen heimisch sind.

Data Engineers brauchen Hacker-Qualitäten

Liegen Daten in einer Datenbank vor, können Analysten mit Zugriff einfache Analysen bereits direkt auf der Datenbank ausführen. Doch wie bekommen wir die Daten in unsere speziellen Analyse-Tools? Hier muss der Engineer seinen Dienst leisten und die Daten aus der Datenbank exportieren können. Bei direkten Datenanbindungen kommen APIs, also Schnittstellen wie REST, ODBC oder JDBC ins Spiel und ein guter Data Engineer benötigt Programmierkenntnisse, bevorzugt in Python, diese APIs ansprechen zu können. Etwas Kenntnis über Socket-Verbindungen und Client-Server-Architekturen zahlt sich dabei manchmal aus. Ferner sollte jeder Data Engineer mit synchronen und asynchronen Verschlüsselungsverfahren vertraut sein, denn in der Regel wird mit vertraulichen Daten gearbeitet. Ein Mindeststandard an Sicherheit gehört zum Data Engineering und darf keinesfalls nur Datensicherheitsexperten überlassen werden, eine Affinität zu Netzwerksicherheit oder gar Penetration-Testing ist positiv zu bewerten, mindestens aber ein sauberes Berechtigungsmanagement gehört zu den Grundfähigkeiten. Viele Daten liegen nicht strukturiert in einer Datenbank vor, sondern sind sogenannte unstrukturierte oder semi-strukturierte Daten aus Dokumenten oder aus Internetquellen. Mit Methoden wie Data Web Scrapping und Data Crawling sowie der Automatisierung von Datenabrufen beweisen herausragende Data Engineers sogar echte Hacker-Qualitäten.

Dirigent der Daten: Orchestrierung von Datenflüssen

Eine der Kernaufgaben des Data Engineers ist die Entwicklung von ETL-Strecken, um Daten aus Quellen zu Extrahieren, zu in das gewünschte Zielformat zu Transformieren und schließlich in die Zieldatenbank zu Laden. Dies mag erstmal einfach klingen, wird jedoch zur echten Herausforderung, wenn viele ETL-Prozesse sich zu ganzen ETL-Ketten und -Netzwerken zusammenfügen, diese dabei trotz hochfrequentierter Datenabfrage performant laufen müssen. Die Orchestrierung der Datenflüsse kann in der Regel in mehrere Etappen unterschieden werden, von der Quelle ins Data Warehouse, zwischen den Ebenen im Data Warehouse sowie vom Data Warehouse in weiterführende Systeme, bis hin zum Zurückfließen verarbeiteter Daten in das Data Warehouse (Reverse ETL).

Hart an der Grenze zu DevOp: Automatisierung in Cloud-Architekturen

In den letzten Jahren sind Anforderungen an Data Engineers deutlich gestiegen, denn neben dem eigentlichen Verwalten von Datenbeständen und -strömen für Analysezwecke wird zunehmend erwartet, dass ein Data Engineer auch Ressourcen in der Cloud managen, mindestens jedoch die Datenbanken und ETL-Ressourcen. Darüber hinaus wird zunehmend jedoch verlangt, IT-Netzwerke zu verstehen und das ganze Zusammenspiel der Ressourcen auch als Infrastructure as Code zu automatisieren. Auch das automatisierte Deployment von Datenarchitekturen über CI/CD-Pipelines macht einen Data Engineer immer mehr zum DevOp.

Zukunfts- und Gehaltsaussichten

Im Vergleich zum Data Scientist, der besonders viel Methodenverständnis für Datenanalyse, Statistik und auch für das zu untersuchende Fachgebiet benötigt, sind Data Engineers mehr an Tools und Plattformen orientiert. Ein Data Scientist, der Deep Learning verstanden hat, kann sein Wissen zügig sowohl mit TensorFlow als auch mit PyTorch anwenden. Ein Data Engineer hingegen arbeitet intensiver mit den Tools, die sich über die Jahre viel zügiger weiterentwickeln. Ein Data Engineer für die Google Cloud wird mehr Einarbeitung benötigen, sollte er plötzlich auf AWS oder Azure arbeiten müssen.

Ein Data Engineer kann in Deutschland als Einsteiger mit guten Vorkenntnissen und erster Erfahrung mit einem Bruttojahresgehalt zwischen 45.000 und 55.000 EUR rechnen. Mehr als zwei Jahre konkrete Erfahrung im Data Engineering wird von Unternehmen gerne mit Gehältern zwischen 50.000 und 80.000 EUR revanchiert. Darüber liegen in der Regel nur die Data Architects / Datenarchitekten, die eher in großen Unternehmen zu finden sind und besonders viel Erfahrung voraussetzen. Weitere Aufstiegschancen für Data Engineers sind Berater-Karrieren oder Führungspositionen.

Wer einen Data Engineer in Festanstellung gebracht hat, darf sich jedoch nicht all zu sicher fühlen, denn Personalvermittler lauern diesen qualifizierten Fachkräften an jeder Ecke des Social Media auf. Gerade in den Metropolen wie Berlin schaffen es längst nicht alle Unternehmen, jeden Data Engineer über Jahre hinweg zu beschäftigen. Bei der großen Auswahl an Jobs und Herausforderungen fällt diesen Datenexperten nicht schwer, seine Gehaltssteigerungen durch Jobwechsel proaktiv voranzutreiben.

Data Science & Big Data
Julius Meier

Buzzword Bingo: Data Science – Teil II

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Im ersten Teil unserer Serie „Buzzword Bingo: Data Science“ widmeten wir uns den Begriffen Künstliche Intelligenz, Algorithmen und Maschinelles Lernen. Nun geht es hier im zweiten Teil weiter mit der Begriffsklärung dreier weiterer Begriffe aus dem Data Science-Umfeld.

Buzzword Bingo: Data Science – Teil II: Big Data, Predictive Analytics & Internet of Things

Im zweiten Teil unserer dreiteiligen Reihe „Buzzword Bingo Data Science“ beschäftigen wir uns mit den Begriffen „Big Data“, „Predictive Analytics“ und „Internet of Things“.

Big Data

Interaktionen auf Internetseiten und in Webshops, Likes, Shares und Kommentare in Social Media, Nutzungsdaten aus Streamingdiensten wie Netflix und Spotify, von mobilen Endgeräten wie Smartphones oder Fitnesstrackern aufgezeichnete Bewegungsdate oder Zahlungsaktivitäten mit der Kreditkarte: Wir alle produzieren in unserem Leben alltäglich immense Datenmengen.

Im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz wird dabei häufig von „Big Data“ gesprochen. Und weil es in der öffentlichen Diskussion um Daten häufig um personenbezogene Daten geht, ist der Begriff Big Data oft eher negativ konnotiert. Dabei ist Big Data eigentlich ein völlig wertfreier Begriff. Im Wesentlichen müssen drei Faktoren erfüllt werden, damit Daten als „big“ gelten. Da die drei Fachbegriffe im Englischen alle mit einem „V“ beginnen, wird häufig auch von den drei V der Big Data gesprochen.

Doch welche Eigenschaften sind dies?

  • Volume (Datenmenge): Unter Big Data werden Daten(-mengen) verstanden, die zu groß sind, um sie mit klassischen Methoden zu bearbeiten, weil beispielsweise ein einzelner Computer nicht in der Läge wäre, diese Datenmenge zu verarbeiten.
  • Velocity (Geschwindigkeit der Datenerfassung und -verarbeitung): Unter Big Data werden Daten(-mengen) verstanden, die in einer sehr hohen Geschwindigkeit generiert werden und dementsprechend auch in einer hohen Geschwindigkeit ausgewertet und weiterverarbeitet werden müssen, um Aktualität zu gewährleisten.
  • Variety (Datenkomplexität oder Datenvielfalt): Unter Big Data werden Daten(-mengen) verstanden, die so komplex sind, dass auf den ersten Blick keine Zusammenhänge erkennbar sind. Diese Zusammenhänge können erst mit speziellen maschinellen Lernverfahren aufgedeckt werden. Dazu gehört auch, dass ein Großteil aller Daten in unstrukturierten Formaten wie Texten, Bildern oder Videos abgespeichert ist.

Häufig werden neben diesen drei V auch weitere Faktoren aufgezählt, welche Big Data definieren. Dazu gehören Variability (Schwankungen, d.h. die Bedeutung von Daten kann sich verändern), Veracity (Wahrhaftigkeit, d.h. Big Data muss gründlich auf die Korrektheit der Daten geprüft werden), Visualization (Visualisierungen helfen, um komplexe Zusammenhänge in großen Datensets aufzudecken) und Value (Wert, d.h. die Auswertung von Big Data sollte immer mit einem unternehmerischen Vorteil einhergehen).

Predictive Analytics

  • Heute schon die Verkaufszahlen von morgen kennen, sodass eine rechtzeitige Nachbestellung knapper Produkte möglich ist?
  • Bereits am Donnerstagabend die Regenwahrscheinlichkeit für das kommende Wochenende kennen, sodass passende Kleidung für den Kurztrip gepackt werden kann?
  • Frühzeitig vor bevorstehenden Maschinenausfällen gewarnt werden, sodass die passenden Ersatzteile bestellt und das benötigte technische Personal angefragt werden kann?

Als Königsdisziplin der Data Science gilt für viele die genaue Vorhersage zukünftiger Zustände oder Ereignisse. Im Englischen wird dann von „Predictive Analytics“ gesprochen. Diese Methoden werden in vielen verschiedenen Branchen und Anwendungsfeldern genutzt. Die Prognose von Absatzzahlen, die Wettervorhersage oder Predictive Maintenance (engl. für vorausschauende Wartung) von Maschinen und Anlagen sind nur drei mögliche Beispiele.

Zu beachten ist allerdings, dass Predictive-Analytics-Modelle keine Wahrsagerei sind. Die Vorhersage zukünftiger Ereignisse beruht immer auf historischen Daten. Das bedeutet, dass maschinelle Modelle mit Methoden des überwachten maschinellen Lernens darauf trainiert werden, Zusammenhänge zwischen vielen verschiedenen Eingangseigenschaften und einer vorherzusagenden Ausgangseigenschaft zu erkennen. Im Falle der Predicitve Maintenance könnten solche Eingangseigenschaften beispielsweise das Alter einer Produktionsmaschine, der Zeitraum seit der letzten Wartung, die Umgebungstemperatur, die Produktionsgeschwindigkeit und viele weitere sein. In den historischen Daten könnte ein Algorithmus nun untersuchen, ob diese Eingangseigenschaften einen Zusammenhang damit aufweisen, ob die Maschine innerhalb der kommenden 7 Tage ausfallen wird. Hierfür muss zunächst eine ausreichend große Menge an Daten zur Verfügung stehen. Wenn ein vorherzusagendes Ereignis in der Vergangenheit nur sehr selten aufgetreten ist, dann stehen auch nur wenige Daten zur Verfügung, um dasselbe Ereignis für die Zukunft vorherzusagen. Sobald der Algorithmus einen entsprechenden Zusammenhang identifiziert hat, kann dieses trainierte maschinelle Modell nun verwendet werden, um zukünftige Maschinenausfälle rechtzeitig vorherzusagen.

Natürlich müssen solche Modelle dauerhaft darauf geprüft werden, ob sie die Realität immer noch so gut abbilden, wie zu dem Zeitpunkt, zu dem sie trainiert worden sind. Wenn sich nämlich die Umweltparameter ändern, das heißt, wenn Faktoren auftreten, die zum Trainingszeitpunkt noch nicht bekannt waren, dann muss auch das maschinelle Modell neu trainiert werden. Für unser Beispiel könnte dies bedeuten, dass wenn die Maschine für die Produktion eines neuen Produktes eingesetzt wird, auch für dieses neue Produkt zunächst geprüft werden müsste, ob die in der Vergangenheit gefundenen Zusammenhänge immer noch Bestand haben.

Internet of Things

Selbstfahrende Autos, smarte Kühlschränke, Heizungssysteme und Glühbirnen, Fitnesstracker und vieles mehr: das Buzzword „Internet of Things“ (häufig als IoT abgekürzt) beschreibt den Trend, nicht nur Computer über Netzwerke miteinander zu verbinden, sondern auch verschiedene alltägliche Objekte mit in diese Netzwerke aufzunehmen. Seinen Anfang genommen hat dieser Trend in erster Linie im Bereich der Unterhaltungselektronik. In vielen Haushalten sind schon seit Jahren Fernseher, Computer, Spielekonsole und Drucker über das Heimnetzwerk miteinander verbunden und lassen sich per Smartphone bedienen.

Damit ist das IoT natürlich eng verbunden mit Big Data, denn all diese Geräte produzieren nicht nur ständig Daten, sondern sie sind auch auf Informationen sowie auf Daten von anderen Geräten angewiesen, um zu funktionieren.

Paula Selleng

Data Vault 2.0 – Flexible Datenmodellierung

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Was ist Data Vault 2.0?

Data Vault 2.0 ist ein im Jahr 2000 von Dan Linstedt veröffentlichtes und seitdem immer weiter entwickeltes Modellierungssystem für Enterprise Data Warehouses.

Im Unterschied zum normalisierten Data Warehouse – Definition von Inmon [1] ist ein Data Vault Modell funktionsorientiert über alle Geschäftsbereiche hinweg und nicht themenorientiert (subject-oriented)[2]. Ein und dasselbe Produkt beispielsweise ist mit demselben Business Key sichtbar für Vertrieb, Marketing, Buchhaltung und Produktion.

Data Vault ist eine Kombination aus Sternschema und dritter Normalform[3] mit dem Ziel, Geschäftsprozesse als Datenmodell abzubilden. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit mit den jeweiligen Fachbereichen und ein gutes Verständnis für die Geschäftsvorgänge.

Die Schichten des Data Warehouses:

Data Warehouse mit Data Vault und Data Marts

Data Warehouse mit Data Vault und Data Marts

Die Daten werden zunächst über eine Staging – Area in den Raw Vault geladen.

Bis hierher werden sie nur strukturell verändert, das heißt, von ihrer ursprünglichen Form in die Data Vault Struktur gebracht. Inhaltliche Veränderungen finden erst im Business Vault statt; wo die Geschäftslogiken auf den Daten angewandt werden.

Die Information Marts bilden die Basis für die Reporting-Schicht. Hier müssen nicht unbedingt Tabellen erstellt werden, Views können hier auch ausreichend sein. Hier werden Hubs zu Dimensionen und Links zu Faktentabellen, jeweils angereichert mit Informationen aus den zugehörigen Satelliten.

Die Grundelemente des Data Vault Modells:

Daten werden aus den Quellsystemen in sogenannte Hubs, Links und Satelliten im Raw Vault geladen:

Data Vault 2.0 Schema

Data Vault 2.0 Schema

Hub:

Hub-Tabellen beschreiben ein Geschäftsobjekt, beispielsweise einen Kunden, ein Produkt oder eine Rechnung. Sie enthalten einen Business Key (eine oder mehrere Spalten, die einen Eintrag eindeutig identifizieren), einen Hashkey – eine Verschlüsselung der Business Keys – sowie Datenquelle und Ladezeitstempel.

Link:

Ein Link beschreibt eine Interaktion oder Transaktion zwischen zwei Hubs. Beispielsweise eine Rechnungszeile als Kombination aus Rechnung, Kunde und Produkt. Auch ein Eintrag einer Linktabelle ist über einen Hashkey eindeutig identifizierbar.

Satellit:

Ein Satellit enthält zusätzliche Informationen über einen Hub oder einen Link. Ein Kundensatellit enthält beispielsweise Name und Anschrift des Kunden sowie Hashdiff (Verschlüsselung der Attribute zur eindeutigen Identifikation eines Eintrags) und Ladezeitstempel.

Herausforderungen bei der Modellierung

Die Erstellung des vollständigen Data Vault Modells erfordert nicht nur eine enge Zusammenarbeit mit den Fachbereichen, sondern auch eine gute Planung im Vorfeld. Es stehen oftmals mehrere zulässige Modellierungsoptionen zur Auswahl, aus denen die für das jeweilige Unternehmen am besten passende Option gewählt werden muss.

Es ist zudem wichtig, sich im Vorfeld Gedanken um die Handhabbarkeit des Modells zu machen, da die Zahl der Tabellen leicht explodieren kann und viele eventuell vermeidbare Joins notwendig werden.

Obwohl Data Vault als Konzept schon viele Jahre besteht, sind online nicht viele Informationen frei verfügbar – gerade für komplexere Modellierungs- und Performanceprobleme.

Zusätzliche Elemente:

Über die Kernelemente hinaus sind weitere Tabellen notwendig, um die volle Funktionalität des Data Vault Konzeptes auszuschöpfen:

PIT Tabelle

Point-in-Time Tabellen zeigen einen Snapshot der Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie enthalten die Hashkeys und Hashdiffs der Hubs bzw. Links und deren zugehörigen Satelliten. So kann man schnell den jeweils aktuellsten Satelliteneintrag zu einem Hashkey herausfinden.

Referenztabellen

Zusätzliche, weitgehend feststehende Tabellen, beispielsweise Kalendertabellen.

Effektivitätssatellit

Diese Satelliten verfolgen die Gültigkeit von Satelliteneinträgen und markieren gelöschte Datensätze mit einem Zeitstempel. Sie können in den PIT Tabellen verarbeitet werden, um ungültige Datensätze herauszufiltern.

Bridge Tabelle

Bridge Tabellen sind Teil des Business Vaults und enthalten nur Hub- und Linkhashkeys. Sie ähneln Faktentabellen und dienen dazu, von Endanwender*innen benötigte Schlüsselkombinationen vorzubereiten.

Vorteile und Nachteile von Data Vault 2.0

Vorteile:

  • Da Hubs, Links und Satelliten jeweils unabhängig voneinander sind, können sie schnell parallel geladen werden.
  • Durch die Modularität des Systems können erste Projekte schnell umgesetzt werden.
  • Vollständige Historisierung aller Daten, denn es werden niemals Daten gelöscht.
  • Nachverfolgbarkeit der Daten
  • Handling personenbezogener Daten in speziellen Satelliten
  • Einfache Erweiterung des Datenmodells möglich
  • Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen Quellen grundsätzlich möglich
  • Eine fast vollständige Automatisierung der Raw Vault Ladeprozesse ist möglich, da das Grundkonzept immer gleich ist.

Nachteile:

  • Es sind verhältnismäßig wenige Informationen, Hilfestellungen und Praxisbeispiele online zu finden und das Handbuch von Dan Linstedt ist unübersichtlich gestaltet.
    • Zusammenführung unterschiedlicher Quellsysteme kaum in der verfügbaren Literatur dokumentiert und in der Praxis aufwendig.
  • Hoher Rechercheaufwand im Vorfeld und eine gewisse Anlauf- und Experimentierphase auch was die Toolauswahl angeht sind empfehlenswert.
  • Es wird mit PIT- und Bridge Tabellen und Effektivitätssatelliten noch viel zusätzlicher Overhead geschaffen, der verwaltet werden muss.
  • Business Logiken können die Komplexität des Datemodells stark erhöhen.
  • Eine Automatisierung des Business Vaults ist nur begrenzt möglich.

Praxisbeispiel Raw Vault Bestellung:

Das Design eines Raw Vault Modells funktioniert in mehreren Schritten:

  1. Business Keys identifizieren und Hubs definieren
  2. Verbindungen (Links) zwischen den Hubs identifizieren
  3. Zusätzliche Informationen zu den Hubs in Satelliten hinzufügen

Angenommen, man möchte eine Bestellung inklusive Rechnung und Versand als Data Vault modellieren.

Hubs sind alle Entitäten, die sich mit einer eindeutigen ID – einem Business Key – identifizieren lassen. So erstellt man beispielsweise einen Hub für den Kunden, das Produkt, den Kanal, über den die Bestellung hereinkommt (online / telefonisch), die Bestellung an sich, die dazugehörige Rechnung, eine zu bebuchende Kostenstelle, Zahlungen und Lieferung. Diese Liste ließe sich beliebig ergänzen.

Jeder Eintrag in einem dieser Hubs ist durch einen Schlüssel eindeutig identifizierbar. Die Rechnung durch die Rechnungsnummer, das Produkt durch eine SKU, der Kunde durch die Kundennummer etc.

Eine Zeile einer Bestellung kann nun modelliert werden als ein Link aus Bestellung (im Sinne von Bestellkopf), Kunde, Rechnung, Kanal, Produkt, Lieferung, Kostenstelle und Bestellzeilennummer.

Analog dazu können Rechnung und Lieferung ebenso als Kombination aus mehreren Hubs modelliert werden.

Allen Hubs werden anschließend ein oder mehrere Satelliten zugeordnet, die zusätzliche Informationen zu ihrem jeweiligen Hub enthalten.

Personenbezogene Daten, beispielsweise Namen und Adressen von Kunden, werden in separaten Satelliten gespeichert. Dies ermöglicht einen einfachen Umgang mit der DSGVO.

Data Vault 2.0 Beispiel Bestelldatenmodell

Data Vault 2.0 Beispiel Bestelldatenmodell

Fazit

Data Vault ist ein Modellierungsansatz, der vor allem für Organisationen mit vielen Quellsystemen und sich häufig ändernden Daten sinnvoll ist. Hier lohnt sich der nötige Aufwand für Design und Einrichtung eines Data Vaults und die Benefits in Form von Flexibilität, Historisierung und Nachverfolgbarkeit der Daten kommen wirklich zum Tragen.

Quellen

[1] W. H. Inmon, What is a Data Warehouse?. Volume 1, Number 1, 1995

[2] Dan Linstedt, Super Charge Your Data Warehouse: Invaluable Data Modeling Rules to Implement Your Data Vault. CreateSpace Independent Publishing Platform 2011

[3] Vgl. Linstedt 2011

Weiterführende Links und

Blogartikel von Analytics Today

Häufig gestellte Fragen

Einführung in Data Vault von Kent Graziano: pdf

Website von Dan Linstedt mit vielen Informationen und Artikeln

„Building a Scalable Data Warehouse with Data Vault 2.0“ von Dan Linstedt (Amazon Link)

Niklas Lang

Big Data mit Hadoop und Map Reduce!

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Foto von delfi de la Rua auf Unsplash.

Hadoop ist ein Softwareframework, mit dem sich große Datenmengen auf verteilten Systemen schnell verarbeiten lassen. Es verfügt über Mechanismen, welche eine stabile und fehlertolerante Funktionalität sicherstellen, sodass das Tool für die Datenverarbeitung im Big Data Umfeld bestens geeignet ist. In diesen Fällen ist eine normale relationale Datenbank oft nicht ausreichend, um die unstrukturierten Datenmengen kostengünstig und effizient abzuspeichern.

Unterschiede zwischen Hadoop und einer relationalen Datenbank

Hadoop unterscheidet sich in einigen grundlegenden Eigenschaften von einer vergleichbaren relationalen Datenbank.

Eigenschaft Relationale Datenbank Hadoop
Datentypen ausschließlich strukturierte Daten alle Datentypen (strukturiert, semi-strukturiert und unstrukturiert)
Datenmenge wenig bis mittel (im Bereich von einigen GB) große Datenmengen (im Bereich von Terrabyte oder Petabyte)
Abfragesprache SQL HQL (Hive Query Language)
Schema Statisches Schema (Schema on Write) Dynamisches Schema (Schema on Read)
Kosten Lizenzkosten je nach Datenbank Kostenlos
Datenobjekte Relationale Tabellen Key-Value Pair
Skalierungstyp Vertikale Skalierung (Computer muss hardwaretechnisch besser werden) Horizontale Skalierung (mehr Computer können dazugeschaltet werden, um Last abzufangen)

Vergleich Hadoop und Relationale Datenbank

Bestandteile von Hadoop

Das Softwareframework selbst ist eine Zusammenstellung aus insgesamt vier Komponenten.

Hadoop Common ist eine Sammlung aus verschiedenen Modulen und Bibliotheken, welche die anderen Bestandteile unterstützt und deren Zusammenarbeit ermöglicht. Unter anderem sind hier die Java Archive Dateien (JAR Files) abgelegt, die zum Starten von Hadoop benötigt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Sammlung die Bereitstellung von grundlegenden Services, wie beispielsweise das File System.

Der Map-Reduce Algorithmus geht in seinen Ursprüngen auf Google zurück und hilft komplexe Rechenaufgaben in überschaubarere Teilprozesse aufzuteilen und diese dann über mehrere Systeme zu verteilen, also horizontal zu skalieren. Dadurch verringert sich die Rechenzeit deutlich. Am Ende müssen die Ergebnisse der Teilaufgaben wieder zu seinem Gesamtresultat zusammengefügt werden.

Der Yet Another Resource Negotiator (YARN) unterstützt den Map-Reduce Algorithmus, indem er die Ressourcen innerhalb eines Computer Clusters im Auge behält und die Teilaufgaben auf die einzelnen Rechner verteilt. Darüber hinaus ordnet er den einzelnen Prozessen die Kapazitäten dafür zu.

Das Hadoop Distributed File System (HDFS) ist ein skalierbares Dateisystem zur Speicherung von Zwischen- oder Endergebnissen. Innerhalb des Clusters ist es über mehrere Rechner verteilt, um große Datenmengen schnell und effizient verarbeiten zu können. Die Idee dahinter war, dass Big Data Projekte und Datenanalysen auf großen Datenmengen beruhen. Somit sollte es ein System geben, welches die Daten auch stapelweise speichert und dadurch schnell verarbeitet. Das HDFS sorgt auch dafür, dass Duplikate von Datensätzen abgelegt werden, um den Ausfall eines Rechners verkraften zu können.

Map Reduce am Beispiel

Angenommen wir haben alle Teile der Harry Potter Romane in Hadoop PDF abgelegt und möchten nun die einzelnen Wörter zählen, die in den Büchern vorkommen. Dies ist eine klassische Aufgabe bei der uns die Aufteilung in eine Map-Funktion und eine Reduce Funktion helfen kann.

Bevor es die Möglichkeit gab, solche aufwendigen Abfragen auf ein ganzes Computer-Cluster aufzuteilen und parallel berechnen zu können, war man gezwungen, den kompletten Datensatz nacheinander zu durchlaufen. Dadurch wurde die Abfragezeit auch umso länger, umso größer der Datensatz wurde. Der einzige Weg, um die Ausführung der Funktion zu beschleunigen ist es, einen Computer mit einem leistungsfähigeren Prozessor (CPU) auszustatten, also dessen Hardware zu verbessern. Wenn man versucht, die Ausführung eines Algorithmus zu beschleunigen, indem man die Hardware des Gerätes verbessert, nennt man das vertikale Skalieren.

Mithilfe von MapReduce ist es möglich eine solche Abfrage deutlich zu beschleunigen, indem man die Aufgabe in kleinere Teilaufgaben aufsplittet. Das hat dann wiederum den Vorteil, dass die Teilaufgaben auf viele verschiedene Computer aufgeteilt und von ihnen ausgeführt werden kann. Dadurch müssen wir nicht die Hardware eines einzigen Gerätes verbessern, sondern können viele, vergleichsweise leistungsschwächere, Computer nutzen und trotzdem die Abfragezeit verringern. Ein solches Vorgehen nennt man horizontales Skalieren.

Kommen wir zurück zu unserem Beispiel: Bisher waren wir bildlich so vorgegangen, dass wir alle Harry Potter Teile gelesen haben und nach jedem gelesenen Wort die Strichliste mit den einzelnen Wörtern einfach um einen Strich erweitert haben. Das Problem daran ist, dass wir diese Vorgehensweise nicht parallelisieren können. Angenommen eine zweite Person will uns unterstützen, dann kann sie das nicht tun, weil sie die Strichliste, mit der wir gerade arbeiten, benötigt, um weiterzumachen. Solange sie diese nicht hat, kann sie nicht unterstützen.

Sie kann uns aber unterstützen, indem sie bereits mit dem zweiten Teil der Harry Potter Reihe beginnt und eine eigene Strichliste nur für das zweite Buch erstellt. Zum Schluss können wir dann alle einzelnen Strichlisten zusammenführen und beispielsweise die Häufigkeit des Wortes “Harry” auf allen Strichlisten zusammenaddieren.

MapReduce am Beispiel von Wortzählungen in Harry Potter Büchern

MapReduce am Beispiel von Wortzählungen in Harry Potter Büchern | Source: Data Basecamp

Dadurch lässt sich die Aufgabe auch relativ einfach horizontal skalieren, indem jeweils eine Person pro Harry Potter Buch arbeitet. Wenn wir noch schneller arbeiten wollen, können wir auch mehrere Personen mit einbeziehen und jede Person ein einziges Kapitel bearbeiten lassen. Am Schluss müssen wir dann nur alle Ergebnisse der einzelnen Personen zusammennehmen, um so zu einem Gesamtergebnis zu gelangen.

Das ausführliche Beispiel und die Umsetzung in Python findest Du hier.

Aufbau eines Hadoop Distributed File Systems

Der Kern des Hadoop Distributed File Systems besteht darin die Daten auf verschiedene Dateien und Computer zu verteilen, sodass Abfragen schnell bearbeitet werden können und der Nutzer keine langen Wartezeiten hat. Damit der Ausfall einer einzelnen Maschine im Cluster nicht zum Verlust der Daten führt, gibt es gezielte Replikationen auf verschiedenen Computern, um eine Ausfallsicherheit zu gewährleisten.

Hadoop arbeitet im Allgemeinen nach dem sogenannten Master-Slave-Prinzip. Innerhalb des Computerclusters haben wir einen Knoten, der die Rolle des sogenannten Masters übernimmt. Dieser führt in unserem Beispiel keine direkte Berechnung durch, sondern verteilt lediglich die Aufgaben auf die sogenannten Slave Knoten und koordiniert den ganzen Prozess. Die Slave Knoten wiederum lesen die Bücher aus und speichern die Worthäufigkeit und die Wortverteilung.

Dieses Prinzip wird auch bei der Datenspeicherung genutzt. Der Master verteilt Informationen aus dem Datensatz auf verschiedenen Slave Nodes und merkt sich, auf welchen Computern er welche Partitionen abgespeichert hat. Dabei legt er die Daten auch redundant ab, um Ausfälle kompensieren zu können. Bei einer Abfrage der Daten durch den Nutzer entscheidet der Masterknoten dann, welche Slaveknoten er anfragen muss, um die gewünschten Informationen zu erhalten.

Niklas Lang

Kubernetes – der Steuermann für dein Big Data Projekt!

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Kubernetes ist ein Container-Orchestrierungssystem. Damit lassen sich also Anwendungen auf verschiedene Container aufteilen, wodurch sie effizient und ausfallsicher ausgeführt werden können. Kubernetes ist ein Open-Source-Projekt und wurde erstmals im Jahr 2014 veröffentlicht. Es ist sehr leistungsfähig und kann verteilte Systeme, die über Tausende von Rechnern verstreut sind, verwalten.

In diesem und in vielen anderen Beiträgen zum Thema Kubernetes wird die Abkürzung k8s genutzt. Sie kommt daher, dass das Wort Kubernetes mit k beginnt, mit s endet und dazwischen 8 Buchstaben stehen. Bevor wir beginnen, noch eine kleine Anmerkung, woher der Name Kubernetes eigentlich stammt: Das griechische Wort „Kubernetes“ bedeutet Steuermann und beschreibt genau das, was Kubernetes macht, es steuert. Es steuert verschiedene sogenannte Container und koordiniert deren Ausführung.

Was sind Container und warum brauchen wir sie?

Eines der bestimmenden Merkmale von Big Data oder Machine Learning Projekte ist, dass ein einzelner Computer in vielen Fällen nicht ausreicht, um die gewaltigen Rechenlasten bewältigen zu können. Deshalb ist es notwendig, mehrere Computer zu verwenden, die sich die Arbeit teilen können. Zusätzlich können durch ein solches System auch Ausfälle von einzelnen Computern kompensiert werden, wodurch wiederum sichergestellt ist, dass die Anwendung durchgehend erreichbar ist. Wir bezeichnen eine solche Anordnung von Computern als Computing-Cluster oder verteiltes System für paralleles Rechnen.

Im Mittelpunkt des Open Source Projektes Docker stehen die sogenannten Container. Container sind alleinstehende Einheiten, die unabhängig voneinander ausgeführt werden und immer gleich ablaufen. Docker-Container können wir uns tatsächlich relativ praktisch wie einen Frachtcontainer vorstellen. Angenommen, in diesem Container arbeiten drei Menschen an einer bestimmten Aufgabe (Ich weiß, dass dies wahrscheinlich gegen jedes geltende Arbeitsschutzgesetz verstößt, aber es passt nun mal sehr gut in unser Beispiel).

In ihrem Container finden sie alle Ressourcen und Maschinen, die sie für ihre Aufgabe benötigen. Über eine bestimmte Lucke im Container bekommen sie die Rohstoffe geliefert, die sie benötigen, und über eine andere Lucke geben sie das fertige Produkt heraus. Unser Schiffscontainer kann dadurch ungestört und weitestgehend autark arbeiten. Den Menschen darin wird es nicht auffallen, ob sich das Schiff inklusive Container gerade im Hamburger Hafen, in Brasilien oder irgendwo bei ruhigem Seegang auf offenem Meer befindet. Solange sie kontinuierlich Rohstoffe geliefert bekommen, führen sie ihre Aufgabe aus, egal wo sie sind.

Kubernetes Containers - Foto von Ian Taylor auf Unsplash

Foto von Ian Taylor auf Unsplash

Genauso verhält es sich mit Docker Containern im Softwareumfeld. Es handelt sich dabei um genau definierte, abgeschlossene Applikationen, die auf verschiedenen Maschinen/Rechnern laufen können. Solange sie die festgelegten Inputs kontinuierlich erhalten, können sie auch kontinuierlich weiterarbeiten, unabhängig von ihrer Umgebung.

Was macht Kubernetes?

Wir nutzen Computing-Cluster, um rechenintensive Projekte, wie Machine Learning Modelle, auf mehreren Rechnern zuverlässig und effizient laufen lassen zu können. In Containern wiederum programmieren wir Unteraufgaben, die in sich abgeschlossen sein können und die immer gleich ablaufen, egal ob auf Rechner 1 oder Rechner 2. Das klingt doch eigentlich ausreichend, oder?

Verteilte Systeme bieten gegenüber Einzelrechnern neben Vorteilen auch zusätzliche Herausforderungen, beispielsweise bei der gemeinsamen Nutzung von Daten oder der Kommunikation zwischen den Rechnern innerhalb des Clusters. Kubernetes übernimmt die Arbeit die Container auf das Cluster zu verteilen und sorgt für den reibungslosen Ablauf des Programmes. Dadurch können wir uns auf das eigentliche Problem, also unseren konkreten Anwendungsfall, konzentrieren.

Kubernetes ist also wie der Kapitän, oder Steuermann, auf dem großen Containerschiff, der die einzelnen Container auf seinem Schiff richtig platziert und koordiniert.

Aufbau eines Kubernetes Clusters

Kubernetes wird normalerweise auf einem Cluster von Computern installiert. Jeder Computer in diesem Cluster wird als Node bezeichnet. Auf einem Computer bzw. Node wiederum laufen mehrere sogenannte Pods. Auf den Pods sind die schlussendlichen Container mit den kleineren Applikationen installiert und können in einem lokalen System kommunizieren.

Damit die Pods und die Container darin ohne Komplikationen laufen können, gibt es einige Hilfsfunktionen und -komponenten im Kubernetes Cluster, die dafür sorgen, dass alle Systeme reibungslos funktionieren:

Aufbau Kubernetes Cluster | Abbildung: Kubernetes

Aufbau Kubernetes Cluster | Abbildung: Kubernetes

  • Control Plane: Das ist der Rechner, welcher das komplette Cluster überwacht. Auf diesem laufen keine Pods für die Anwendung. Stattdessen werden den einzelnen Pods die Container zugewiesen, die auf ihnen laufen sollen.
  • Sched: Der Scheduler hält innerhalb des Clusters Ausschau nach neu erstellen Pods und teilt diese zu bestehenden Nodes zu.
  • ETCD: Ein Speicher für alle Informationen, die im Cluster anfallen und aufbewahrt werden müssen, bspw. Metadaten zur Konfiguration.
  • Cloud Controller Manager (CCM): Wenn ein Teil des Systems auf Cloud Ressourcen läuft, kommt diese Komponente zum Einsatz und übernimmt die Kommunikation und Koordination mit der Cloud.
  • Controller Manager (CM): Die wichtigste Komponente im Kubernetes Cluster überwacht das Cluster und sucht nach ausgefallenen Nodes, um dann die Container und Pods neu zu verteilen.
  • API: Diese Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation zwischen den Nodes und dem Control Plane.

 

Die Nodes sind deutlich schlanker aufgebaut als das Control Plane und enthalten neben den Pods zwei wesentliche Komponenten zur Überwachung:

  • Kubelet: Es ist das Control Plane innerhalb eines Nodes und sorgt dafür, dass alle Pods einwandfrei laufen.
  • Kube-Proxy (k-proxy): Diese Komponente verteilt den eingehenden Node Traffic an die Pods, indem es das Netzwerk innerhalb des Nodes erstellt.

Fazit

Ein Netzwerk aus verschiedenen Computern wird als Cluster bezeichnet und wird genutzt, um große Rechenlasten auf mehrere Computer aufteilen und dadurch effizienter gestalten zu können. Die kleinste Einheit, in die man eine Applikation aufteilen kann, ist der Docker Container. Dieser beinhaltet eine Unteraufgabe des Programms, die autark, also unabhängig vom System, ausgeführt wird.

Da es in einem Computing-Cluster sehr viele dieser Container geben kann, übernimmt Kubernetes für uns das Management der Container, also unter anderem deren Kommunikation und Koordinierung. Das Kubernetes Cluster hat dazu verschiedene Komponenten die dafür sorgen, dass alle Container laufen und das System einwandfrei funktioniert.

Shannon Flynn

6 Ways to Optimize Your Database for Performance

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Knowing how to optimize your organization’s database for maximum performance can lead to greater efficiency, productivity, and user satisfaction. While it may seem challenging at first, there are a few easy performance tuning tips that you can get started with.

1. Use Indexing

Indexing is one of the core ways to give databases a performance boost. There are different ways of approaching indexing, but they all have the same goal: decreasing query wait time by making it easier to find and access data.

Indexes have a search key attached to a value or data reference. The index file will direct a query to a record, “bucket” of data, or group of data, depending on the indexing method used. Choosing a good indexing method for your specific needs will reduce strain on your system by making it much easier for data to be located, since a uniform, systematic organization is applied to the entire database.

2. Avoid Using Loops

Many coders learn early on that loops can be both useful and dangerous. It is all too easy to accidentally create an infinite loop and crash your whole system.

Loops are problematic when it comes to database performance because they often are looping redundantly. That is not to say that loops should never be used; they are useful sometimes. It simply depends on the specific case, and removing or minimizing unnecessary loops will help increase performance.

For example, having SQL queries inside of loops is not generally advised, because the system is running the same query numerous times rather than just once. A good rule of thumb is that the more data you have in a loop, the slower it is going to be.

3. Get a Stronger CPU

This fix is a classic in computer science. A CPU with better specs will increase system performance. There are ways, like those above, to increase performance within your system’s organization and coding. However, if you find that your database is consistently struggling to keep up, your hardware might be in need of an upgrade.

Even if the CPU you have seems like it should be sufficient, a CPU that is more powerful than your minimum requirements will be able to handle waves of queries with ease. The more data you are working with and the more queries you need to manage, the stronger your CPU needs to be.

4. Defragment Data

Data defragmentation is a common solution for performance issues. When data gets accessed, written, and rewritten many times, it can get fragmented from all that copying. It is good practice to go in and clean things up on a regular basis.

One symptom of fragmented data is clogged memory, where tables are taking up more room than they should. Crammed memory, as discussed below, is another common cause of a low-performing database.

5. Optimize Queries

There are many ways to go about optimizing queries, depending on the indexing method and the specific needs of your database. When queries aren’t being handled efficiently, the whole system can get backed up, leading to longer wait times for query results. Causes may include duplicate or overlapping indexes and keys or queries that return data that isn’t relevant.

Optimizing queries can be a complex process, but there are some easy steps you can take to work out the best plan for your database and identify its specific inefficiencies.

6. Optimize Memory

Another hardware fix that may help under-performing databases is additional memory space. Databases need some memory “wiggle room” to operate quickly. When your memory is nearly or completely full, things get backed up while the system struggles to find room for creating temporary files and moving things around. It’s a bit like trying to reorganize a living room that is packed floor-to-ceiling with boxes. You need plenty of empty floor space to maneuver and shuffle things around.

Databases work the same way. Increasing your database’s memory capacity will allow it more flexibility and operating room, reducing stress on the system so it can run more efficiently.

Keep It Simple

Many of the tips above focus on simplifying and cleaning up your database. Keep your coding as straightforward and easy-to-navigate as possible. Databases are all about accessing information, so your main priority should simply be to have a well-organized system. Keeping these tips in mind will help you do just that and get your database running at top-notch performance!