Durch die Vernetzung der Betriebs- und Anlagentechnik mit IT-Systemen entstehen auf dem Weg zur Industrie 4.0 neue Herausforderungen etwa bei Sicherheit und Interoperabilität. Mit der passenden IT-Infrastruktur lassen sich viele davon in den Griff bekommen – und gleichsam ein Grundstein dafür legen, vom Marktpotential des Industrie 4.0-Trends und dem 'Internet of Everything' zu profitieren.

Bild: Cisco

Selbststeuernde Prozesse, die automatisch auf neue Anforderungen reagieren, das verspricht Industrie 4.0. Und bereits jetzt wird praktisch alles mit jedem verknüpft: Prozesse, Daten, Objekte und Menschen. Damit verbundene Technologien werden etwa von Cisco unter dem Schlagwort Internet of Everything (IoE) bezeichnet und könnten in Deutschland bis 2022 ein Wertschöpfungspotenzial von etwa 700 Milliarden Euro bieten. Alleine in der Industrie werden IT-Investitionen in Höhe von 14 Milliarden Dollar bis zum Jahre 2020 vorausgesagt. Doch die allgegenwärtige Vernetzung birgt auch Sicherheitsgefahren, denn schließlich können IT-Angriffe aus dem Internet über die Office-IT- auf die Produktionsnetze gelangen. Um sich davor zu schützen, können Fertigungsunternehmen durchgängige Architekturen einführen, die Informations- mit der Betriebs- und Anlagentechnik verbinden: Ende zu Ende, interoperabel und offen für Lösungen anderer Hersteller.

Flexibel und umfassend

Eine Industrie 4.0 verlangt flexible und umfassende Ansätze. Dazu gehören zum Beispiel eine proaktive Wartung von Maschinen, sichere Fernwartung, hohe Datensicherheit, flexible Produktion, Datenanalyse im Rechenzentrum sowie die Unterstützung mobiler Lösungen. Gerade diese Art der Wartung von Maschinen erfordert die Einbindung der Anlagenbauer in die IT- und Sicherheitsstrategie der Betreiber. Das Ziel ist es, Störungen an Produktionsmaschinen bereits im Vorfeld zu erkennen. Eingebaute Sensoren prüfen ständig deren Daten, bei ersten Abweichungen von Norm- oder Toleranzwerten reserviert das zentrale System etwa automatisch ein Wartungsfenster. Als technologische Basis kann dabei eine Router-Plattform zum Transfer der Sensordaten in das Rechenzentrum dienen. Alternativ aggregieren und analysieren frei programmierbare Router-Plattformen die Daten bereits auf dem Netzwerkgerät und beschleunigen so die Reaktionszeit.

ANZEIGE

#sharpcoater – EcoPaintJet Pro

Kontrastdachlackierung Dürrs EcoPaintJet war die erste Serienanwendung der oversprayfreien Lackapplikation in der Automobilindustrie. Jetzt kann das Robotersystem mit der weiterentwickelten Pro-Version auch sehr komplexe Karosserieflächen lackieren.‣ weiterlesen

Beispielsweise nutzen Hersteller von Windkraftanlagen programmierbare Routerplattformen, die in der Windkraftanlage Daten sammeln und über alternative Netzwerkverbindungen zur Auswertung an ein entferntes Rechenzentrum sendet. Hierfür werden oft Router eingesetzt, die neben LAN-Netzwerkverbindungen auch Machine-to-Machine-Prozesse (M2M) auf Basis von 3G/4G-Netzen unterstützen. Die so erfassten Sensordaten stellen wertvolle Informationen für externe Techniker oder die Hersteller dar. Diese können aus den Leistungsdaten im Vorfeld Lösungen entwickeln, die für eine höhere Zuverlässigkeit, optimierte Performance oder exaktere Produktion sorgen. Im Fehlerfall erhalten die Techniker wichtige Informationen und können schon auf dem Weg zur Maschine mögliche Lösungen prüfen.

Technik für Remote-Wartung

Ein Anbieter von Holzverarbeitungsmaschinen nutzt beispielsweise bereits eine programmierbare Routerplatform in Verbindung mit IT-Sicherheitstechnik auf Basis etablierter Technologien für Remote-Wartungszugänge zu den Maschinen, die sich in der Produktion bei verschiedenen Fertigungsbetrieben befinden. Aufgrund der Vernetzung von Herstellung und zentralem Rechenzentrum ist eine Absicherung des Produktionsnetzes auf ähnlich hohem Niveau wie bei IT-Netzen nötig. Dazu dient eine Netzwerk-übergreifende End-to-End-Security, die vom IT- und Produktionsnetzwerk bis zum einzelnen Industrie- und Netzwerk-Switch reicht. Häufig wird noch viel zu wenig zwischen der Unternehmens-IT und den verantwortlichen Betriebs- und Produktionsleitern gesprochen. Die Realisierungsmöglichkeiten von durchgängigen Sicherheitslösungen von der Maschine bis hin zum Rechenzentrum sind oft nicht bekannt. Dabei lässt sich Netzwerktechnologie schon heute durchgängig in den verschiedenen Architekturebenen einer Fabrik einsetzen.

Das betrifft die maschinennahen Switch-Anbindungen auf Basis von Profinet bis hin zu den darüber liegenden Netzwerkarchitekturen. Für die Umsetzung von Industrie 4.0-Umgebungen benötigen Unternehmen eine zunehmend flexible und weitreichende Vernetzung. Industrie-Switches und -Router können hierfür die Produktion mit übergeordneten Multiprotocol Label Switching-Netzen verbinden. Diese unterstützen die verbindungsorientierte Datenübertragung. Konvergente Netzwerkarchitekturen verbinden die IT-Netze mit denjenigen der Betriebe und Produktionen. Es wird somit die Voraussetzung geschaffen, etwa die Produktionslast bei Ausfall einer Maschine auf andere Maschinen umzulenken. Der Vorteil besteht in der weitgehend automatischen Erledigung von Kundenwünschen sowie in der Lastenverteilung zwischen Maschinen. Viele Unternehmen aus dem Maschinenbau, aber auch der Lebensmittelindustrie, setzen Industrie-Switches ein, die konvergente Netzwerkarchitekturen ermöglichen.

ANZEIGE

Eine effiziente Produktion will gut geplant und überwacht sein

Spezialist für Kabelmanagement-Systeme digitalisiert den Shopfloor mit IIoT-Plattform toii® und erreicht mit Visualisierung sowie Signalleuchte hohe Transparenz, Zeiteinsparungen und Prozesssicherheit.‣ weiterlesen

Mobilität abbilden

Fertigungsunternehmen sollten sich darauf vorbereiten, den Trend Mobility für sich zu nutzen. Denn die Unabhängigkeit von Kabeln ermöglicht eine noch flexiblere Vernetzung. Dazu ist jedoch eine Architektur nötig, die einheitliche Security Policy und Management-Werkzeuge für kabellose und -gebundene Systeme bietet. So setzt ein Unternehmen in der Lack-Produktion im deutschen Mittelstand eine ‚gehärtete‘ Wifi-Lösung ein, um eine durchgängige Kommunikation in den Werken zu ermöglichen. Auch international gibt es schon Projektrealisierungen. So hat etwa General Motors eine weltweit integrierte und standardbasierte Plattform für die Entwicklung und Herstellung von Automobilen eingeführt. Damit reduzierte der Hersteller die Ausfallzeit des Netzwerks um 75 Prozent und erzielte Kosteneinsparungen von mehr als 21 Millionen US-Dollar im Bereich Entwicklung sowie 53 Millionen Dollar beim Netzwerkbetrieb. Zudem verbesserte sich nach Aussagen der Fertigungsunternehmens dadurch die Produktqualität.

Dies erreichte der Hersteller durch gemeinsam genutzte Infrastruktur-Komponenten und -Prozesse, automatisiertes Systemmanagement sowie neue Kommunikations- und Kollaborations-Anwendungen. Die Emirates Aluminium Company (EMAL) hat in seiner Aluminiumhütte die Produktion optimiert und den Energieverbrauch gesenkt. Dies erfolgte durch ein übergreifendes Netzwerk sowie den Austausch der Kontrolldaten mit anderen Systemen. Die Herausforderung lag in der Verbindung der einzelnen Netzwerke der verschiedenen Produktionsbereiche, ohne die Sicherheit und Verfügbarkeit zu gefährden. Dies wurde durch die interne Nutzung ‚Demilitarisierter Zonen‘ (DMZ) erreicht, die ansonsten den Schutz nach außen gegenüber dem Internet gewährleisten. Durch den nun verbesserten Informationsaustausch wurde die Effizienz und Flexibilität der Fabrik deutlich erhöht. Werkzeughersteller Stanley Black & Decker wollte hingegen eine höhere Transparenz und Zugang zu Informationen in Echtzeit zur schnelleren Entscheidungsfindung erlangen, weshalb alle physikalischen Objekte einer Fabrik miteinander vernetzt wurden. Das Unternehmen profitiert nun von einer 24 Prozent höheren Gesamteffektivität der Ausrüstung, 80 bis 92 Prozent höheren Nutzung arbeitskritischer Ressourcen, 10 Prozent höheren Durchsatz und einer um 16 Prozent niedrigeren Fehlerrate.

Das könnte Sie auch interessieren:

Regler KI-gestützt parametrieren
Alles im grünen Bereich

Die Parametrierung von Anlagen ist zeitintensiv und erfordert Fachwissen - und findet demnach nur statt, wenn es nicht anders geht. Doch Datenanalyse und Algorithmen können künftig helfen, Produktionsanlagen und eingesetzten Ressourcen stets das Bestmögliche zu entlocken.‣ weiterlesen

Mehr Varianten, weniger Komplexität
Varianten im Software-Baukasten konfigurieren

Verbraucher können Massenprodukte wie Schuhe und Autos längst nach individuellen Wünschen gestalten. Auch im Industriebereich erwarten Kunden immer individuellere Lösungen zum Preis von Serienprodukten - obwohl Komplexität und Kosten beim Hersteller steigen. Softwaregestützte Variantenkonfiguration adressiert diese Effekte.‣ weiterlesen

ERP-Release von PSIpenta erweitert SCM-Funktionen

PSI Automotive & Industry hat Details zum neuen Release 9.4 des ERP-Systems Psipenta bekanntgegeben. Überarbeitet wurden demnach zum Beispiel die Unterstützung bei der Exportabwicklung, die Textverwaltung, die Standardberichte im Client sowie Mehrsprachenbelege.‣ weiterlesen

Customer Relationship Management
Partnerschaft zwischen Adito und Sign8

Adito und Sign8 sind eine Technologie-Partnerschaft eingegangen in deren Rahmen die Signaturlösung von Sign8 in das CRM-System von Adito integriert werden sollen. ‣ weiterlesen

Bitkom-Studie
Mehr Nachhaltigkeit durch Industrie 4.0

Eine Befragung im Auftrag des Branchenverbands Bitkom stellt die Bedeutung digitaler Anwendungen für mehr Klimaschutz heraus. Demnach denken 81 Prozent der rund 550 befragten Industrieunternehmen, dass Industrie 4.0 zu einer nachhaltigen Produktion beitragen kann. Gleichzeitig geben 91 Prozent, dass Industrie 4.0 unverzichtbar sei, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. 61 Prozent geben an, dass die Arbeit weniger fehleranfällig werde und sich konventionelle Geschäftsmodelle verändern würden (58 Prozent). ‣ weiterlesen

Bare Metal Kubernetes im IIoT
Container-Technologie performant betreiben

Viele Unternehmen rollen Funktionalität im IIoT als Microservice aus. Dazu erstellen IT-Teams kleine Software-Container, die oft mit Kubernetes verwaltet werden. Das könnte künftig häufiger mit Bare Metal Kubernetes erfolgen.‣ weiterlesen

VIBN-Software integriert CAD-Daten ohne Zwischenschritt

Angesichts komplexer werdender Prozesse und dem Wunsch nach niedrigen Durchlaufzeiten parallelisieren Unternehmen Entwicklungsabäufe per virtuellen Inbetriebnahme.‣ weiterlesen

Wie Großunternehmen MES-Templates entwickeln
Multisite-Rollout von MES/MOM-Lösungen

Wollen Hersteller mehrere Werke mit einer vergleichbaren MOM/MES-Infrastruktur versorgen, steigen die Projektrisiken deutlich. Klare Zielvorgaben, offene Kommunikation und ein Exzellenzzentrum helfen, die Risiken zu bewältigen - und instanziierbare MOM-Templates zu entwickeln, die trotzdem individuelle Anforderungen berücksichtigen.‣ weiterlesen

Ifo-Geschäftsklimaindex steigt
Wirtschaft erweist sich als robust

Die Stimmung in den Unternehmen hat sich im Mai etwas aufgehellt. Der Ifo-Geschäftsklimaindex stieg auf 93 Punkte. Trotz Inflationssorgen, Materialengpässen und Ukraine-Krieg erweise sich die deutsche Wirtschaft als robust, so Ifo-Präsident Clemens Fuest.‣ weiterlesen

Unternehmenssoftware
Neue Partner für Aptean

Aptean DACH hat zwei neue Partner im Boot: den KI-Spezialisten Prodaso sowie das IT-Systemhaus Acomm.‣ weiterlesen

CPU-Pinning in der Cloud
Näher an die harte Echtzeit

Im Gegensatz zur klassischen Produktions-IT bieten Cloud-Systeme höhere Rechen- und Speicherkapazitäten. Für Anwendungen mit deterministischen Anforderungen gelten diese Infrastrukturen aber als ungeeignet. Dabei können viele Hürden mit der richtigen Konfiguration und der Nutzung von TSN überwunden werden.‣ weiterlesen