Maschinendaten nutzbar machen mit Netfield

Edge Management im Industrial IoT

„Industrial IoT wird in den kommenden Jahren Geschäftsprozesse in vielen Branchen und Arbeitsfeldern tiefgreifend verändern“, sagt Uwe Schnepf von Hilscher. Der Produktmanagement-Leiter des IIoT-Segmentes meint aber auch, dass die Bedeutung des Managements von Geräten und Geräteflotten sowie deren Software noch oft unterschätzt wird.

Bild: Hilscher Gesell. f. Systemautomation mbH

Die digitale Transformation verändert Wirtschaft und Gesellschaft. Daten sind das neue Öl, einer der wichtigsten Rohstoffe im 21. Jahrhundert. Konnektivität und Vernetzung im Industrial IoT (IIoT) werden zu effizienteren, hochgradig automatisierten Produktionsprozessen sowie Kostenersparnissen führen. Detaillierte Datenanalysen in Echtzeit werden schneller fundierte Entscheidungen erlauben und die Erschließung neuer Geschäftsmöglichkeiten auf der Grundlage vorhandener empirischer Daten ermöglichen.

Ermöglicher Edge Computing

Eine technische Grundlage dieser Analysen und Verbesserungen bilden Software-Programme, die auf zusätzlicher PC-Infrastruktur direkt an den Maschinen und Anlagen des produzierenden Gewerbes betrieben werden, den sogenannten Industrie-PCs oder auch Edge Gateways. Da jede Maschine oder jeder Maschinenstrang große Mengen an Daten über den Produktionsprozess bereitstellen kann, bedarf es einer entsprechenden Anzahl an Edge Gateways, um die Daten zu erfassen, lokal vorzuverarbeiten und gegebenenfalls weiterzuleiten. Diese erwartete große Anzahl an Edge Gateways muss, gerade auch im Hinblick auf IT-Sicherheit und notwendiger Software-Updates, effizient verwaltet werden.

Verwaltung von zahlreichen verteilten IIoT-Geräten

International agierende Unternehmen stehen heute vor der Herausforderung, zahlreiche, global verteilte Geräte und Anlagen zu verwalten. Von der Automobilproduktion über den Betrieb von Windparks bis zu intelligenten Verkehrsleitsystemen: Anwendungsfälle finden sich über nahezu alle Branchen hinweg. Manuelle Monitoring- oder Wartungsprozesse, aber eben auch Maschinenstillstände, bedeuten für die Unternehmen operativ und finanziell erhebliche Belastungen. Einen Ausweg, diese Belastungen zu reduzieren, weisen IIoT-Systeme mit zentralem Remote Management für Geräte und Geräteflotten.

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Steigender Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit

Uwe Schnepf von Hilscher (Bild: Hilscher Gesell. f. Systemautomation mbH)

Ein IIoT-System umfasst potenziell Millionen von weltweit verteilten Geräten, die miteinander automatisiert kommunizieren und eng verflochten sind. Prozessverzögerungen oder Geräteausfälle können sich in einem solch engmaschigen Netz auf nachgelagerte Prozesse auswirken, mit vielleicht signifikanten Folgen. Die effiziente Verwaltung der Devices bei gleichzeitig möglichst geringen Ausfall- und Stillstandzeiten ist daher wichtig für das Zusammenspiel des Gesamtsystems und trägt zur ökonomischen Wettbewerbsfähigkeit bei. „Dem Management von Hardware und Software kommt daher im Zeitalter des IIoT für standortübergreifend operierende Unternehmen eine zentrale Schlüsselrolle zu“, sagt IIoT-Spezialist Schnepf.

Was bedeutet Edge Management?

Unter dem Begriff Edge Management versteht man im industriellen Umfeld die zentralisierte Verwaltung einer größeren Anzahl an Edge Gateways, die in Maschinen oder Produktionsanlagen eingesetzt werden. Edge Gateways erfüllen verschiedene Funktionen, beispielsweise den Remote-Zugriff auf Benutzeroberflächen und APIs der Maschinen, die Aggregation und Analyse von Maschinendaten für Industrial IoT Anwendungen, oder zur Ausführung von Konfigurations-, Inbetriebnahme- und Diagnosetools. Eines haben solche Edge Gateways gemeinsam: Sie sind kleine Computer, auf denen ein Betriebssystem und Anwendungssoftware läuft. Die Anwendungssoftware und auch das Betriebssystem sollten auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Das Betriebssystem muss den heutigen Sicherheitsanforderungen entsprechen. Die Anwendungssoftware wird üblicherweise regelmäßig weiterentwickelt, so dass mehrmals pro Jahr neue Softwareupdates installiert werden müssen. Auch die Konfiguration der Softwarekomponenten unterliegt Veränderungen, die möglichst effizient und zuverlässig ausgerollt und dokumentiert werden sollte.

Edge-Management-Systeme für besseren Überblick

Während man solche Aufgaben für einige wenige Edge Gateways noch von Hand ausführen kann, wird die Aufgabe mit zunehmender Anzahl der Geräte sehr schnell aufwendig und komplex. Ein professionelles Edge-Management-System hilft Anwendern dabei, den Überblick über die Gateways und die darauf laufende Software nicht zu verlieren, indem Software und Konfigurationen damit verwaltet werden. Dafür bringen die Systeme eine Reihe von Funktionen mit. Sie ermöglichen das automatische Onboarding von neuen Edge Gateways, das Monitoring des Gerätezustands, Fernzugriff auf das Edge Gateway und dahinterliegende Komponenten, Softwareverteilung und Konfigurationsmanagement. Viele moderne industrielle Edge-Management-Systeme haben dafür bereits von Haus aus die gängigen Industrial IoT-Protokolle, wie OPC UA und MQTT, sowie die gängigen Feldbus- und Realtime-Ethernet-Protokolle an Bord. Eine Ausführungsumgebung für Edge-Software soll den reibungslosen Betrieb der eigenen Software-Anwendungen sicherstellen. Hierfür haben sich Virtualisierungstechnologien wie Software-Container etabliert.

Immer mehr Produktionsunternehmen nutzen ein Industrial Internet of Things mit Edge Devices. Gerade bei größeren Netzwerken stellt die Geräteverwaltung neue Herausforderungen an die Betreiber. (Bild: Hilscher Gesell. f. Systemautomation mbH)

Geräteflotten verwalten mit Netfield

In der IT-Terminologie ist unter Flottenmanagement die Verwaltung einer größeren Anzahl an Edge-Geräten in Industrial IoT-Verbünden zu verstehen. Die Geräte werden dabei nach Gruppen oder Eigenschaften gruppiert. Aktionen wie Firmware-Updates oder Software-Rollouts können gezielt auf diese Gruppen angewendet werden. Netfield, die Edge-Management-Plattform von Hilscher, unterstützt das Flottenmanagement von Edge-Geräten. Gerätegruppen können sowohl statisch als auch dynamisch definiert werden. Bei statischen Gerätegruppen sind Geräte fest einer Gruppe zugeordnet. Für dynamische Gerätegruppen werden hingegen Regeln für die Gruppenzugehörigkeit anhand von Eigenschaften definiert. Ein Gerät kann somit mehreren dynamischen Gruppen angehören.

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Flottenaktionen und Nutzerrollen festlegen

Effizienter wird das Management großer Geräteflotten, wenn Flottenaktionen auf ganze Gerätegruppen angewendet werden können. Solche Flottenaktionen sind beispielsweise das Rollout neuer Softwareanwendungen, das Update von Softwarekomponenten, die Änderung von Konfigurationsparametern oder ein Update des Betriebssystems. In Netfield können Flottenaktionen sowohl einmalig ausgeführt als auch als wiederkehrende Jobs definiert werden. Wollen Unternehmen das Flottenmanagement für die Industrial IoT-Lösungen mehrere Abteilungen oder Kundengruppen nutzen, kann in Netfield eine hierarchische Organisationsstruktur angelegt werden. In dieser Hierarchie können Nutzerrollen und Berechtigungen auf jeder Organisationsebene separat zugewiesen werden. So können IIoT-Betreiber individuelle Rollen- und Sicherheitskonzepte im System abbilden.

Automatisierung am Edge wird wichtiger

„Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Edge-Management im Industrial IoT von zentraler Bedeutung für die Verbesserung der datengesteuerten Effizienz und Kosteneinsparungen in allen Branchen ist“, erläutert Hilschers IIoT-Spezialist Schnepf. Die effiziente Verwaltung zahlreicher verteilter Geräte und Anlagen, insbesondere von Edge-Gateways und deren Software-Container, ist für viele Unternehmen in einer globalen Industrielandschaft eine dringende Herausforderung. Moderne IIoT-Lösungen und Edge-Management-Systeme bieten ein zentrales, automatisiertes Management, das den nahtlosen Betrieb von Geräten sicherstellen kann und kostspielige Ausfallzeiten zu reduzieren hilft. Im digitalen Wandel ist ein effektives Edge-Management unerlässlich, um das volle Potenzial des IIoT auszuschöpfen.

Was schematisch einfach aussieht, kann in Summe die Verwaltung tausender Edge Devices erfordern. Im Central Edge Management lassen sich anfallende Aufgaben bündeln, automatisieren und überwachen. (Bild: Hilscher Gesell. f. Systemautomation mbH)

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