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Gateway So einfach geht IIoT: Cloud-Lösung „out of the box“ für industrielle Anwendungen

| Autor/ Redakteur: Thilo Döring* / Ines Stotz

Wie bringt man sensible Daten sicher in die Cloud? Was muss man beachten? Eine Out-of-the-box-Lösung kann dem Anwender aufwendige Entwicklungsarbeit jenseits der eigenen Kernkompetenzen abnehmen.

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HMS verbindet die Fertigungsebene (OT) mit der IT-Welt. Dank Out-of-the-box-Lösungen für die Anbindung an die Cloud können sich Fertigungsunternehmen, Maschinen- und Gerätebauer oder Systemintegratoren auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren.
HMS verbindet die Fertigungsebene (OT) mit der IT-Welt. Dank Out-of-the-box-Lösungen für die Anbindung an die Cloud können sich Fertigungsunternehmen, Maschinen- und Gerätebauer oder Systemintegratoren auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren.
(Bild: HMS)

Mittlerweile gibt es zahlreiche namhafte Cloud-Anbieter und häufig ist schon eine grundsätzliche Entscheidung getroffen, welchen Anbieter ein Unternehmen generell nutzt. Diese Vorgabe gilt dann auch für die Fertigungsebene. Manche Unternehmen dagegen entscheiden sich bewusst, Daten nicht in einer externen Cloud abzulegen, sondern setzen auf eine On-Premises-Lösung (On Premises = in den eigenen Räumlichkeiten, vor Ort oder lokal), weil sie z. B. kritische Daten nicht in die Hände Dritter geben wollen.

Egal wie die Lösung im jeweiligen Fall aussieht, Daten müssen von den Punkten, wo sie entstehen, gesammelt und sicher in die Cloud gebracht werden. Es wird nicht nur ein Edge-Gateway benötigt, das die Brücke schlägt zwischen industriellem Netzwerk und der Cloud. Sondern dieses Gateway – wie auch immer gestaltet – muss auch über jede Menge Intelligenz verfügen, um die sichere Datenübertragung zu gewährleisten.

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Die Experten für industrielle Kommunikation von HMS Industrial Networks haben für die verschiedenen Ansätze jeweils eine passende Lösung, die sich mit minimalem Aufwand an die individuellen Bedürfnisse anpassen und integrieren lässt, sei es im selbst entwickelten Gerät, in der ausgelieferten Maschine oder in einer Fertigungslinie.

Die Cloud im eigenen Haus

Gerade wer neu in die Thematik einsteigt, entscheidet sich oft bewusst für die Cloud im eigenen Haus oder weil man sensible Daten nicht auf Servern Dritter ablegen möchte. Solche On-Premises-Konzepte bietet HMS mit der Anybus Edge-Lösung. Sie besteht aus drei Komponenten: Dem Edge-Gateway, dem Edge-Broker und dem Edge-Portal. An dieser Dreiteilung wird der generelle Aufbau von Cloud-Lösungen verständlich:

Das Edge-Gateway ist die vor Ort installierte Hardware, die auf Fabrikebene eine Verbindung zu den dort vorhandenen industriellen Netzwerken herstellt. Zudem werden hier aber auch Daten aus der Fabrik vorverarbeitet, analysiert, sinnvoll zusammengefasst und für eine intelligente und sichere Übermittlung an die Cloud vorbereitet. Um den Datenfluss so gering wie möglich zu halten, werden Daten ereignisgesteuert übertragen. Das Gateway kann zur Anpassung an Anwendungsanforderungen einfach parametriert werden und stellt selbständig eine sichere Verbindung zum Edge-Broker her, um die vorher definierten Daten zu übertragen. Anschluss an die Cloud kann sowohl über Ethernet, WLAN oder Mobilfunk realisiert werden. Das Gateway wird in einer Vielzahl verschiedener Varianten angeboten und bietet so für nahezu jeden Anwendungsfall die passende Lösung.

Das Herz des Systems ist der Edge-Broker, der zwischen Fabrik und Cloud die sichere Datenübermittlung herstellt. Dazu ist die Datenkommunikation komplett mit dem auch bei Banken üblicherweise benutzten TLS 1.2 Standard Ende-zu-Ende verschlüsselt. Somit sind Datenintegrität und Vertraulichkeit sichergestellt. Das eingesetzte und speziell auf die IIoT-Anforderungen entwickelte Protokoll arbeitet bidirektional und ereignisgesteuert. Es überzeugt durch geringe Latenzzeit und ist auch bei einer großen Anzahl von verbundenen Geräten sehr performant. Wer nicht zu einer Lösung „out of the box“ greift, muss sich gerade im Bereich der sicheren Datenverbindung viel Wissen aneignen und dann stets auf dem neuesten Stand der Technik bleiben, um eine sichere Kommunikation realisieren zu können.

Das Edge-Portal schließlich entspricht der Cloud. Hier werden alle Daten des Systems verwaltet und übersichtlich dargestellt. Dashboards beispielsweise geben einen Überblick über die Live-Prozessdaten einer Anlage oder Maschine. Trendgrafen zeigen kontinuierliche Änderungen in Anlagen- oder Maschinenteilen oder können Aufschluss über Verschleiß in einzelnen Komponenten geben. Alarmmanagement per E-Mail oder SMS ist möglich. Aber auch eigene Applikationen können erstellt werden. Der Anschluss an Third-Party-Clouds oder Datenbanken beispielsweise für die Abrechnung ist einfach möglich. Und der Clou: Möchte der Anwender aufgrund steigender Anforderungen irgendwann von der lokalen Cloud auf die „echte“ Cloud-Lösung in einem externen Rechenzentrum umsteigen, ist dies einfach möglich und die volle Skalierbarkeit somit gegeben.

Einfache Anbindung aller Steuerungen an Mindsphere

In vielen industriellen Anwendungen ist Mindsphere von Siemens als Cloud-Lösung im Einsatz. Zahlreiche Apps stehen Anwendern zur Nutzung zur Verfügung. Aber auch hier stellt sich die Frage, wie Daten aus der Fabrik sicher und einfach in die Cloud übertragen werden.

Das IIoT-Gateway eWON Flexy 205 macht das einfach. Per Konfiguration werden Zugangsdaten für den Login zum Mindsphere-Server hinterlegt und welche Daten in die Cloud übertragen werden sollen. Alles weitere – also die sichere Datenverbindung und -übertragung – übernimmt das IIoT-Gateway.

Außergewöhnlich ist die hohe Anzahl an Daten, nämlich 1.500 Tags, die sich mit dem Gateway übermitteln lassen. Damit ist es für komplexe Anwendungen bestens geeignet und kann zum Beispiel auch im Rahmen von Modernisierungen älterer Anlagen (Retrofit) sehr gute Dienste leisten. Auf Seite der Fertigungsebene lässt es sich flexibel an verschiedenste Kommunikationsbusse und Steuerungen unterschiedlichster Hersteller anbinden. Die OPC UA-Zertifizierung stellt die Kompatibilität und ein reibungsloses Zusammenspiel mit anderen Komponenten sicher. Das Charmante an der Flexy-205-Lösung ist, dass damit alle Tools und Apps, die für Mindsphere zur Verfügung stehen, mit geringem Aufwand nutzbar sind.

Während alle vorgestellten Ansätze, also Flexy 205 und die Anybus Edge-Lösung, zur Datenübertragung in die Cloud genutzt werden können, bietet das Flexy 205 zusätzlich auch die Möglichkeit des Fernzugriffs auf Anlagen, Maschinen oder Steuerungen. Zum Beispiel für Inbetriebnahme, Fernwartung, vorbeugende Instandhaltung und vieles mehr. Dadurch ergeben sich auch Chancen für völlig neue Geschäftsmodelle.

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Daten sinnvoll nutzen

Ebenfalls allen Lösungen gemeinsam ist, dass Daten gesammelt und zur Auswertung visualisiert werden. Dabei stellt sich immer die Frage: Welche Daten sind relevant, welche nicht? Was gilt es zu vergleichen, wo muss man genau hinschauen? Welche sind nicht weiter beachtenswert? Nicht immer ist das einfach zu entscheiden. Mit dem Solutions-Partner-Programm bietet HMS auch hierbei Unterstützung. Die HMS-Partner stellen Softwaretools für die Datenauswertung zur Verfügung, sei es, um die Produktivität einer Anlage zu verbessern, die Qualität der hergestellten Produkte zu optimieren oder neue Möglichkeiten zur (vorbeugenden) Instandhaltung zu realisieren.

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* Thilo Döring, Geschäftsführer, HMS Industrial Networks

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