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Vernetzung Basis der digitalen Produktion

Autor / Redakteur: Karl-Heinz Richter* / Jan Vollmuth

Die durchgehende Digitalisierung von Produktionsanlagen erfordert ein ganzheitliches Denken bei der Vernetzung: IT und OT sollten gemeinsam betrachtet werden. Dabei kann der OT-Bereich von den Erfahrungen der IT und dort bewährten Lösungen profitieren.

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Nur mit einer ganzheitlichen Netzwerkplanung kann eine durchgängige Digitalisierung durchgeführt werden.
Nur mit einer ganzheitlichen Netzwerkplanung kann eine durchgängige Digitalisierung durchgeführt werden.
(Bild: areebarbar/adobe.stock.com)

Dies erfordert ein Umdenken bei Maschinenbauern und Anlagenbetreibern: Wer künftige Netzwerkstrukturen plant, muss diese von Anfang an für einen direkten Datenzugriff zum Zwecke der Prozessdigitalisierung auslegen. Die Basis für eine ganzheitliche Digitalisierung ist die Nutzung von Quelldaten direkt aus dem Produktionsprozess, die sich nur mit einer offenen, konvergenten Netzwerkstruktur umsetzen lässt.

Kriterien für die OT-Netzwerkplanung

Kriterien für eine OT-(Operational-Technology-)Netzwerkplanung, um Produktionsprozesse erfolgreich und ganzheitlich zu digitalisieren, lassen sich mit drei Schlagworten beschreiben:

  • Durchgängigkeit – den direkten Zugriff auf Datenquellen aus dem Prozess heraus ermöglichen.
  • Sicherheit – unautorisierte Zugriffe verhindern.
  • Kapazität – die erforderlichen Bandbreiten bereitstellen.

Künftig spielt Data Engineering eine große Rolle, das einen entscheidenden Teilbereich von Data-Science-Projekten darstellt. Hierbei geht es vorrangig um das Sammeln, Aufbereiten und Validieren von Daten. Daher sollte am Anfang immer eine Bestandsaufnahme stehen, etwa: Welche Daten stehen zur Verfügung, welche Daten werden benötigt? Welcher Verbraucher stellt welche Daten in welchem Format zur Verfügung?

Netzwerke müssen steigende Datenvolumina bewältigen

Das bestehende Netzwerk ist also auf die Erfordernisse durch den immer größer werdenden Datenhunger in Bezug auf die Topologie, Performance der Infrastruktur und Security-Anforderungen zu überprüfen, um den Datenfluss sicherstellen zu können. Dies erfordert eine konvergente Netzwerkauslegung und somit eine erweiterte Trusted Zone.

Die Digitalisierung hat einen großen „Datenhunger“, der sich nur mit den Daten der Maschinen stillen lässt. Momentan kommen alle Daten aus der Maschinensteuerung. Doch umfasst dies alle erforderlichen Daten? Beispiel Energieeffizienz: Heute können Energieverbräuche einzelner Verbraucher an der SPS vorbei abgegriffen werden; mangels Standard zwar noch etwas umständlich, aber mit einer einheitlichen Sprache wie OPC UA problemlos umsetzbar. Stattdessen werden Maschinen- und Anlagennetze abgeschirmt und ein Energiezähler an der Einspeisung des Schaltschranks eingesetzt. Damit gehen die Analysemöglichkeit von Spitzen der einzelnen Verbraucher, Potentiale zur Prozessoptimierung und damit Einsparungspotentiale verloren. Beispiele wie diese belegen, dass derzeit von 100 % möglichen Prozessdaten nur zirka 40 % aktiv genutzt werden – ein Hemmschuh für die Digitalisierung.

Weitere Aspekte sind Netzwerksicherheit und -kapazität. Trotz größtmöglicher Durchgängigkeit dürfen ausschließlich Befugte Zugriff auf die Daten haben. Auch hier helfen klare Strukturen, die notwendigen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Zusätzliche Netzwerkebene schließt die Lücke

Bislang war von IT- und OT-Ebenen die Rede. Zwischen diesen Ebenen ist eine Lücke entstanden, die es zu schließen gilt: Mit einem ganzheitlichen Netzwerkkonzept, das eine zusätzliche Ebene vorsieht, die IIT-Ebene (Industrielle Informationstechnologie). Über diese IIT-Ebene lassen sich die bis dato als Hindernis einer durchgängigen Kommunikation genannten Probleme Bandbreite, Echtzeitgarantie, Zuverlässigkeit und Security-Anforderungen schließen.

Buchtipp

IT-Sicherheit wird in vielen Unternehmen vernachlässigt – obwohl in modernen Produktionsanlagen die Gefahr von Manipulationen enorm hoch ist. Das Fachbuch Industrial IT-Security weist auf die Gefahren hin und gibt Mitarbeitern Hilfestellung, wie IT-Sicherheit im eigenen Unternehmen angegangen werden sollte.

Diese Ebene verfügt über eine hoch performante Infrastruktur mit einem intelligenten Netzwerkmanagement, die unterschiedlichen Applikationen einen stabilen und zuverlässigen Betrieb ermöglicht. Virtuelle Trennungen über VLAN-Verbindungen sichern den direkten Zugriff und diagnosefähige Managed Switche, die quasi als „Netzwerk-Polizisten“ das Netzwerk als auch Applikationen überwachen.

Ganzheitliche Netzwerksstruktur planen

Wie lässt sich eine ganzheitliche Netzwerksstruktur planen? Hilfe bei der Planung und Auslegung bieten heute spezielle Tools. Doch vor Planung steht ein ganz wichtiger Schritt: das konzeptionelle Herangehen unter einem ganzheitlichen Ansatz. Dazu zählen Ziel und Art der Kommunikation, Strukturen, Zugriffsberechtigung (Security), aber vor allem auch das Thema der Verantwortlichkeiten.

Der Experte für Industrienetzwerke Indu-Sol bietet neben dem Softwareangebot Pro Netplan und der Diagnose-Switch-Familie Pro Mesh eine Partnerschaft für Consulting, Planung und Monitoring in OT-Netzwerken. Dies umfasst Bewertung und Analyse der Ist-Zustände und Konzepterstellung im Sinne eines Basic Engineerings für ein Netzwerk und schafft so optimale Voraussetzungen für Data Mining.

Der ganzheitliche Ansatz bei der Netzwerkplanung mag zwar Umdenken erfordern, schafft jedoch erst die entscheidenden Voraussetzungen, um die Datengewinnung zu optimieren.

* Karl-Heinz Richter, Geschäftsführer der Indu-Sol GmbH

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