IT-Monitoring bis zur Feldebene

Transparenz bei IT/OT-Konvergenz

Je enger die IT-Prozesse eines Produzenten an die wertschöpfenden Abläufe an den Maschinen und Anlagen rücken, desto genauer werden die Betreiber sie im Blick halten wollen. IT-Monitoring ist ein Schlüssel dazu. Vor der Einführung gilt, zunächst die bestehende Infrastruktur unter die Lupe zu nehmen.

Klassisches Monitoring ist durch eine Umgebung geprägt, in der Lösungen verschiedener Hersteller eingesetzt werden. Oft bringen einzelne Anbieter auch eigene Monitoring-Applikationen mit, um ihr Produktportfolio zu überwachen. Bei solchen Systemen haben die Verantwortlichen oft nur einen Überblick über die einzelnen Geräte der Hersteller selbst. Das ist ein Problem: Mehrere Hersteller bedeuten mehrere Monitoringsysteme, wodurch der Fokus auf das Wesentliche verloren gehen kann.

Relevante Kenngrößen im IT-Monitoring

Beim Monitoring industrieller Prozesse wird beispielsweise mechanisch geprüft, wie viele Bewegungen eine Pumpe in einer Minute macht. Dadurch lässt sich u.a. erkennen, ob sie langsamer wird, klemmt, einen Verschleiß oder eine Ablagerung aufweist. Hier stellt sich die Frage, wie IT-Monitoring solche Aspekte sichtbar machen kann. In jeder Produktion gibt es inzwischen ein Netzwerk. Dieses setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen, wie diversen Switches. Beim Monitoring dieser Geräte geht es grundsätzlich darum, die Funktionalität oder die Verfügbarkeit der einzelnen Ports im Blick zu behalten. Darüber hinaus ist für die zunehmend vernetzte Produktion auch interessant, welche Bandbreite in diesem Netzwerk zur Verfügung steht, damit die Kommunikation zwischen den Maschinen aufrechterhalten bleibt. Als weitere Kenngrößen sind die Überwachung von sogenannten Edge-Rechenzentren – die in der Industrie immer häufiger eingesetzt werden – sowie das Thema IP-Konvergenz zu nennen. Bei Edge-Rechenzentren geht es darum, die Rechenleistung möglichst nah an die Produktion zu bringen. Ein letztes Beispiel ist die Überwachung von Industrie-PCs, die etwa für die Steuerung der Maschinen verantwortlich sind. Bei diesen Geräten ist es vor allem erforderlich, die CPU-Auslastung, Verfügbarkeit, den Speicherplatz oder auch die Temperatur im Blick zu behalten, um bei Auffälligkeiten früh reagieren zu können.

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Überwachung bis in die Steuerungsebene

Neben den klassischen IT-Systemen ist inzwischen auch bei vielen Industriesystemen ein erweitertes Monitoring erforderlich. Das fängt bei einfachen Steuerungssystemen an, deren Fokus nicht auf der Überwachung liegt, sondern bei der richtigen Ansteuerung. Hier gibt es bis zu einem gewissen Grad Überwachungsmechanismen: ob eine Steuerung funktioniert oder nicht und ob die Verantwortlichen eine Rückmeldung erhalten. Doch was passiert, wenn die Kommunikation zu einem Gerät ausfällt? In einem solchen Fall ist die Funktionalität des gesamten Steuerungssystems gestört und der Fehler lässt sich nur schwer lokalisieren. An diesem Punkt setzt ein erweitertes Monitoring an, denn das Steuerungssystem an sich – bzw. die Hardware, auf der es läuft – kann ebenfalls überwacht oder über eine passende Schnittstelle angesprochen werden. Auf diese Weise lassen sich von der Feldebene bis in die Steuerungsebene relevante Komponenten überwachen. Das kann im Produktionsalltag nicht nur die Arbeit der Verantwortlichen vereinfachen, sondern auch Ausfallzeiten verringern oder sogar verhindern.

IT-Monitoring maschinennah

IT-Monitoring-Tools bieten mittlerweile diverse Auswertungsmöglichkeiten, um sich die aufgezeichneten Daten anzuschauen. Daraus lassen sich oft bereits Trends erkennen oder Verschleißzeiten früh abpassen. Zudem lassen sich vorab Schwellenwerte definieren und auf deren Basis Alarme auslösen, z.B. wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird, die Bandbreite sinkt oder ein System nicht mehr kommuniziert. Das kann über den klassischen Weg wie E-Mail, SMS oder Push-Benachrichtigung erfolgen. Ein weiterer Ansatz ist die Warnmeldung per MQTT-Notification – alternativ auch OPC UA-Notification – wobei die Meldung aus dem Monitoring direkt wieder zurückgespielt wird. Mit diesen Möglichkeiten lassen sich Verantwortliche leichter mit den Daten versorgen, um das Werksgeschehen im Blick zu halten und früh auf Auffälligkeiten oder Probleme zu reagieren.

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Konvergenz in der Praxis angekommen

Um das IT-Monitoring mit den vorhandenen Überwachungsmöglichkeiten verbinden zu können, ist es wichtig, den aktuellen Stand der Informationslage zu kennen. So lassen sich vorab mögliche Defizite herausarbeiten. Dabei sollten folgende Fragen geklärt werden: Können Ausfälle in der Infrastruktur einfach lokalisiert werden? Wird die Hardware ausreichend überwacht? Können IT und OT den aktuellen Systemzustand ausreichend bewerten? Lässt sich eine dieser Fragen nicht eindeutig und nur ungenügend beantworten, sollte diesen Defiziten mit einem passenden Monitoring-Tool entgegengewirkt werden.

Toolchain überschaubar halten

Oft sind bereits verschiedene Monitoring-Lösungen im Einsatz, ohne dass die Verantwortlichen im Arbeitsalltag einen zentralen Überblick über ihre Daten haben. Daher empfiehlt es sich generell, die Tool-Landschaft möglichst klein zu halten – und somit ebenfalls IT- und OT-Monitoring zu verbinden. Auch hier gibt es verschiedene Fragen, die bei der Evaluierung der Ist-Situation helfen können: Welche Systeme habe ich im Einsatz? Erfüllen die Systeme ihren Zweck? Wie weit kann im IT-Monitoring das OT-Monitoring durchgeführt werden? Oder gibt es eine gewisse OT-Monitoring-Funktionalität, in die in einem bestimmten Maße IT-Aspekte aufgenommen werden können? Eine geeignete Lösung sollte zudem diverse Protokolle unterstützen, sowohl aus dem OT-Bereich – wie OPC UA, Modbus TCP, MQTT – als auch klassische Protokolle aus der IT wie SNMP oder WMI. So lässt sich sicherstellen, dass ein zentrales Monitoring auch alle erforderlichen Komponenten abdeckt. Obwohl die Vorteile eines zentralen Monitorings meist offensichtlich sind, agieren gerade viele mittelständische Unternehmen mit Skepsis und Zurückhaltung in diesem Bereich, auch vor dem Hintergrund älterer Anlagen in ihren Werken. Denn mit wachsender Konnektivität steigen auch die Risiken in Bezug auf die IT-Sicherheit. Die Frage ist in diesen Fällen, wie sich diese Risiken mit den Vorteilen konvergierter Systemwelten ins Verhältnis setzen lassen. Geschieht das nicht, dürften auf dem Weg zur Industrie 4.0 zunehmend großes Potential und wichtige Funktionen verloren gehen.