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

Webinar:
Industrial Internet of Things – Use Cases skalieren

Wann: 2. Juni.2021 11:00 Uhr. Jetzt kostenfrei anmelden.

‣ 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

Webinar:
Digitale Zwillinge – Passende Engineering-Tools finden

Wann: 26. Mai, 14:00 Uhr. Jetzt kostenfrei anmelden.

‣ 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:

MES und IIoT
Neuer Business Development Manager bei Itac

Martin Strempel ist neuer Business Development Manager Data Analytics beim beim MES-Anbieter Itac Software. In seiner bisherigen Laufbahn bei der BMW Group war er u.a. für die Produktionssteuerung im Werk in München verantwortlich und entwickelte Manufacturing Execution Systeme (MES) weiter.‣ weiterlesen

1,13Mio. offene Stellen
Weiter Zurückhaltung bei Neueinstellungen

Bundesweit gab es im ersten Quartal 2021 1,13Mio. offene Stellen und damit mehr als im gleichen Zeitraum 2020. Im Vergleich zum 4. Quartal 2020 gingen die offenen Stellen jedoch zurück.‣ weiterlesen

Digitalisierung in der Batteriezellfertigung
Traceability ermöglicht den digitalen Zwilling

Wie kann die Qualität der Batteriezelle bereits während der Fertigung vorhergesagt und entsprechende Prozessparameter in Echtzeit angepasst werden? Dies ist eine der Fragen, die der digitale Zwilling einer Batteriezelle beantworten soll. Ein Traceability-System stellt als digitaler Faden die Aggregation der Daten über die Prozesskette sicher - damit jede Batteriezelle ihr eigenes digitales Abbild erhält.‣ weiterlesen

Höchster Wert seit Pandemie-Beginn
Konjunkturerwartung steigen im Mai

Mit 84,4 Punkten steigen die ZEW-Konjunkturerwartungen im Mai auf den höchsten Wert seit mehr als 20 Jahren und auch die aktuelle Lage hat sich gegenüber dem Vormonat verbessert. ‣ weiterlesen

MES-Software als Werkerassistenz-System
Weil Menschen keine OPC-Schnittstelle haben

In ihrer Beschaffenheit sind Manufacturing Execution Systems die wohl beste Plattform, um auch die Handmontage digital abzubilden. Doch wie sehen Lösungskonzepte aus, die neben Fertigungsanlagen, Maschinen und Robotern auch Menschen miteinbeziehen?‣ weiterlesen

3D-Messtechnik
Zeiss übernimmt Capture 3D

Zeiss übernimmt das US-Unternehmen Capture 3D und baut die Kompetenz im Bereich 3D-Mess- und Inspektionslösungen aus.‣ weiterlesen

Tio 2 Connect von Attenio
Kollaborations- und Datenplattform zur Produktionsvorbereitung

Viele Unternehmen organisieren ihre Produktionsvorbereitung analog und ohne Zugang zur 3D-Konstruktion. Neue Anwendungen könnten diese Schritte zwischen Design und Fertigung künftig erleichtern, indem sie 3D-Modelle von Produkten samt zugehöriger Daten und etwaige Designänderungen laufend zur Verfügung stellen.‣ weiterlesen

Partnerschaft
Valantic und Systema arbeiten zusammen

Das IT-Beratungs- und Softwarehaus Valantic partnert künftig mit Systema, einem eigentümergeführten Systemintegrator, der sich auf Softwarelösungen und Dienstleistungen zur MES-Integration, Fertigungsautomatisierung und Produktionsoptimierung spezialisiert hat.‣ weiterlesen

Cloudbasierte Infrastruktur bei Škoda Auto
Innen transparent, außen gehärtet

Wenn Lieferzahlen und Produktvarianz steigen, wächst auch das Kommunikationsaufkommen in den Netzwerken. Um solchen Flaschenhälsen vorzubeugen, hat Škoda auf eine cloudbasierte Netzwerklösung umgerüstet.‣ weiterlesen

Software-Dokumentation automatisch erstellen
Programmcode in kurzer Zeit gut dokumentiert

Dokumentation ist ein wesentlicher Bestandteil jeder nachhaltigen Datenarchitektur. Entwickler-Teams vernachlässigen das oft aus praktischen Gründen, denn sie stehen unter enormen Termindruck und werden eher nach dem Code beurteilt, als danach, wie gut sie ihn dokumentieren.‣ weiterlesen

Ablöse für die Heuristik?
Technologiesprung in der Produktionsplanung

Künstliche Intelligenz auf Werksebene dient meist der Optimierung oder der Analyse komplexer Zusammenhänge. In der Produktionsplanung zum Beispiel können bessere Algorithmen, getragen von mehr Rechenleistung, heuristische Ansätze im Ergebnis deutlich übertreffen.‣ weiterlesen