Industrie 4.0
11.11.2015

Lösungen für die vernetzte Fabrik, Industrie 4.0 und das „IIoT“

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden viele technische Fortschritte erzielt. Dazu zählen beispielsweise der kontinuierliche Ausbau der industriellen Vernetzung sowie der Einsatz von mobilen Rechnern in der Fertigung und in industriellen Umgebungen. Diese Technologien unterstützen die Realisierung der Vision einer vernetzten Fabrik, Industrie 4.0 oder dem Industrial Internet of Things („lloT“). Aber wie unterscheiden sich diese Konzepte?

Red Lion bietet verschiedene Syteme zur Kommunikation, Überwachung und Steuerung an, um Bestandsanlagen fit für Industrie 4.0 und das „IIoT“ zu machen (Bilder: Red Lion)

„Vernetzte Fabrik“ ist die Umschreibung für eine Produktionsumgebung, in der jede Maschine mit allen anderen Maschinen und Geräten in der gesamten Maschinenhalle und an anderen abgelegenen Standorten kommuniziert. Ziel der „Con­nected Factory“ ist es, so gut wie alles über­all und jederzeit für eine verbesserte operative Produktivität und Profitabilität zu verbinden, zu überwachen und zu steuern.

„Industrie 4.0“ ist laut Wikipedia ein „allgemeiner Begriff für Technologien und Konzepte für eine wertschöpfende Organisation“. Dieser Begriff, ursprünglich hervorgegangen aus einer deutschen Regierungsinitiative, bezieht sich auf die vierte industrielle Revolution, basierend auf der dynamischen Optimierung von Produktionsressourcen innerhalb und zwischen hoch vernetzten Fabriken.
Das „Industrial Internet of Things“ („IIoT“) bedeutet, ähnlich wie bei der vernetzten Fabrik und Industrie 4.0, dass Organisationen viele verschiedene Geräte, inklusive älterer Anlagen, verbinden und diese zu einer völlig neuen Form der Kommunikation miteinander befähigen. Dabei ermöglicht die Erfassung und Auswertung der Daten von sowohl neuen als auch etablierten Geräten eine Steigerung der Effizienz und somit einen Wettbewerbsvorteil für Unternehmen.

Seit Jahren bietet Red Lion Produkte für die Kommunikation, Überwachung und Steuerung im Bereich der industriellen Automation und Vernetzung an. Mittlerweile vertrauen viele Kunden und Partner bei den Konzepten der vernetzten Fabrik, Industrie 4.0 und den „IIoT“-Anforderungen auf die Lösungen des Unternehmens. Dabei profitieren sie in vielerlei Hinsicht:

  • Lebensdauer von Maschinen und Anlagen verlängern: Der Wert älterer Geräte wird durch leistungsstarke Protokollkonvertierung gesteigert;
  • Prozesstransparenz verbessern: Neue Erkenntnisse werden gewonnen und die Produktivität durch Möglichkeiten der Datenaufzeichnung und Kommunikation gesteigert;
  • Außenstandorte zentral überwachen und steuern: erweitertes Management mit Regel- und Zugriffsmöglichkeiten für Systeme an entfernten Standorten.

Die Produktion heute fit für morgen machen

Red Lion bietet eine breite Palette an Produkten rund um die Kommunikation, Überwachung und Steuerung im Bereich der industriellen Automation und Vernetzung an. Sie ebnen den Weg zur vernetzten Fabrik, Industrie 4.0 und dem „IIoT“ (Bild: Red Lion)

 

Viele Unternehmen setzen heute auf zukunftsweisende Konzepte in Richtung der vernetzten Fabrik, Industrie 4.0 und/oder „IIoT“, um von den Vorzügen, wie geringere Betriebskosten sowie eine bessere Transparenz und Kontrolle, zu profitieren. Für die meisten Unternehmen ist es allerdings unrealistisch und mit zu hohen Kosten verbunden, komplett neue Fertigungshallen zu errichten. Aus diesem Grund werden vielfach die bestehenden Lösungen für eine erweiterte Überwachung und Steuerung ausgebaut. Bei der Modernisierung einer Anlage ist es dabei wichtig, dass die Ziele früh festgelegt werden. Trotz der Vision, dass zukünftig jedes einzelne Teil in der Produktion mit einer eigenen IP-Adresse in das Netzwerk eingebunden ist, wird man nicht in der Lage sein, sich über das Smartphone in jedes eingebaute Messinstrument, jede Wasserpumpe und jedes Laufwerk einzuloggen. Eine bestehende Anlage auf den Stand des 21. Jahrhunderts zu bringen, erfordert einige Kernelemente, um einen fließenden Übergang sicherzustellen und den Zugriff auf die Überwachung und die Steuerung von Informationen von überall zu ermöglichen. Um diesen Prozess in Gang zu setzen, sollten Unternehmen drei Dinge beachten:

  • Ermöglichen einer Kommunikation zwischen denGeräten,
  • Überdenken der operativen Effizienz, sodass mehr Geräte miteinander kommunizieren können, und
  • Bereitstellung einer sicheren, nahtlosen Plattform für die Gerätekommunikation.

Vernetzung und Kommunikation

Die Lebensdauer von Sensoren, SPS, Digitalanzeigen oder sonstigen Automatisierungsprodukten in der indus­triellen Fertigung beträgt in der Regel Jahre bis hin zu Jahrzehnten. Als Problem ergibt sich daraus, dass sie oft über proprietäre Protokolle kommunizieren und serielle RS-232-/422-/485-Schnittstellen nutzen, die nicht für eine 24-h-Überwachung in TCP/IP-Netzwerken geschaffen wurden. Um diese Geräte in die vernetzte Fabrik, Industrie 4.0 und/oder das „IIoT“ einzubinden, können Protokollkonverter, HMI-Bediengeräte oder andere Automatisierungsgeräte mit entsprechendem Schnittstellenangebot benutzt werden.

Konkret bietet Red Lion hierfür die Mobilfunk-RTU der RAM-Serie an, eine sichere All-in-one-Plattform, die nahtlos in bestehende Geräte integriert werden kann. Damit lassen sich dann Fernüberwachungs- und Fernsteuerungsfunktionalitäten durchführen. Mit den Data-Station-Plus- und Graphite-HMI-Bediengeräten  können unterschiedliche Systeme verschiedener Hersteller miteinander verbunden und eine Protokollkonvertierung realisiert werden. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen neue Lösungen für die M2M-Kommunikation.

Steigerung der Produktivität und Effizienz

Die betriebliche Effizienz kann auf unterschiedliche Art und Weise gesteigert werden. Ein Beispiel stellt die Auswertung der Daten einer Fertigungslinie dar, um daraus Rückschlüsse auf die Ursache von Ausfällen und Ausschuss ziehen zu können. Neben den Fertigungsdaten, die in der Regel aus Sensordaten gewonnen werden, wird auch der Datenfluss innerhalb des Netzwerks betrachtet. Hierfür werden beispielsweise Managed-Ethernet-Switches verwendet. Mit speziellen Software-Tools für die Datenanalyse lassen sich daraus Key-Performance-Indikatoren (KPI) und Andon-Meldungen ableiten. Die Anzeige dieser entscheidenden Leistungsdaten in Echtzeit hilft dabei, die Produktivität und Effizienz zu steigern. Dieses Konzept ist nicht auf die Vernetzung, Kommunikation und Überwachung innerhalb eines Unternehmens beschränkt. Das Konzept kann auch auf die Liefer- und Absatzkette erweitert werden, um eine Übersicht über den gesamten Betrieb zu erhalten.

Sichere Plattform für die Automatisierung

Um die Sicherheit innerhalb einer Fabrik zu gewährleisten wird traditionellerweise das Automatisierungs- bzw. Produktionsnetz vom Unternehmensnetzwerk getrennt. Mit dem immer weiteren Fortschreiten der Smart Factory werden diese beiden Netze nun allerdings immer häufiger miteinander verbunden. Da die Unternehmen diese neuen Realitäten bereitwillig annehmen, sollte die Sicherheit durch eine sorgfältige Netzplanung und die Verwendung der bewährten Vorgehensweisen für IP-Adressen angegangen werden. Router werden innerhalb eines Netzwerks in­stalliert, um den Netzwerkverkehr auf bestimmte Protokolle oder spezifische Anwender zu beschränken, wodurch die Gefahr eines Cyber-Angriffs minimiert wird. Eine weitere Taktik ist die Implementierung von NAT (Network Address Translation). NAT ist eine Technik, die automatisiert Adressinformationen in Datenpaketen durch andere ersetzt, um verschiedene Netze zu verbinden. Daher kommen sie typischerweise auf Routern zum Einsatz. Und schließlich wird auch die Kommunikation von Fabrik zu Fabrik, Lieferkette zu Fabrik oder Fabrik zu Vertriebshändler mittels VPN, also durch die Bildung von virtuellen „Tunneln“, zur Übermittlung sensibler Daten, sicher.

Die Zukunft: Vernetzen, Überwachen, Steuern.

Die Effizienz der vernetzten Fabrik, Industrie 4.0 und „IIoT“ leitet sich aber nicht allein von der Vielzahl an Verbindungen und der Menge an gewonnenen Daten ab, sondern auch von der sinnvollen Auswertung und Nutzung dieser Daten. Eine nahtlose Kommunikation zwischen Betreibern, Steuersystemen und Softwareanwendungen, in Verbindung mit den richtigen Netz­werk­optionen und der Unterstützung von systemeigenen bzw. proprietären Funktionen und Protokollen, sind der Schlüssel für die optimale Ausnutzung der Daten aus der Produktionsebene. Dadurch entstehen völlig neue Automatisierungskonzepte und Remote-Services, mit denen die heutige Vision morgen Wirklichkeit wird. Durch die Einbindung von Automatisierungskomponenten, die speziell für dieses Ziel entwickelt wurden, wird die Fähigkeit der Vernetzung, Überwachung und Steuerung die Produktivität und die betriebliche Effizienz bis in die Zukunft vorantreiben.

Autor: Andreas Berz ist Strategic Account Manager bei Red Lion Controls.

www.redlion.net/de

 

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