KEM Konstruktion 11.2018

AUTOMATISIERUNG
STEUERUNGSSYSTEME
Edge-Computing mit Hard- und Softwarelösungen von Hilscher
Datenauswertung schon im Edge-Gateway
Hilscher in Hattersheim ist Spezialist für die industrielle Kommunikation. Mit NetIOT bietet das Unternehmen eine
Technologie, mit der der Anwender basierend auf seiner existierenden Kommunikations-Infrastruktur eigene IIoT-
Lösungen aufbauen kann. Mithilfe von Web-Services sowie OPC UA oder MQTT erlauben es die Edge-Gateways des
Unternehmens, Prozess- und Topologiedaten aus dem Feld zu verarbeiten und in die Cloud zu senden.
Frank Bauer, NetIOT-Software-Produkt-Manager, Hilscher GmbH in Hattersheim
Hilscher bietet eine skalierbare
Reihe von Edge-Gateways
Maschinenbauer und Anlagenbetreiber haben großes Interesse
daran, ihre Maschinen zu überwachen und den aktuellen
Betriebszustand zu kennen, um dem Kunden einen besseren Service
zu bieten. Oft fordern es auch die Endkunden, dass die Daten in
einer Public- oder Private-Cloud für Analysezwecke zur Verfügung
stehen. In der Praxis haben sich Schnittstellen und Industriestandards
wie Profibus, Profinet, Ethernet/IP oder Ethercat durchgesetzt.
Deshalb sind verschiedene Methoden erforderlich, um auf die
Feldbusdaten zuzugreifen. Werden in der SPS bereits Informationen
aus unterschiedlichen Sensoren berechnet, stehen diese Daten auf
dem Feldbus nicht zur Verfügung. Geheimnis ist es also, für jede Anforderung
das richtige Werkzeug für die Datenaggregation zu haben.
Wer eine Edge-Computing-Lösung aufbauen möchte, muss bereits
im Vorfeld klären, welche Daten benötigt werden; das Projektziel
muss klar definiert sein. Dann folgt die Entscheidung, über welche
Schnittstellen bzw. über welche Anbindungen diese Daten aggregiert
werden können: Kommen sie aus der Steuerung, vom Feldbus,
evtl. über IO-Link, oder vom Sensor direkt? Dann folgt die Überlegung,
ob einzelne Daten weiter berechnet werden müssen, um
beispielsweise aus hexadezimalen Zahlen Temperaturen zu ermitteln
oder um sie zu skalieren.
Anwendung bestimmt das Konzept
Letztendlich hängt es von der Applikation ab, welche Informationen
benötigt und dazu in die Cloud gesendet werden müssen. In vielen
Fällen beinhalten diese Informationen schützenswertes Prozess-
Know-How, das nicht ungefiltert das Unternehmen verlassen soll
Bild: Hilscher
und nicht für den Betrieb der Applikation erforderlich ist. Bei Predictive
Maintenance geht es beispielsweise darum, rechtzeitig ein
Muster für bestimmte Situationen zu erkennen. Also in der Regel
möglichst lang bevor Fehler oder Verschleiß auftreten. Predictive
Maintenance basiert darauf, über einen bestimmten Zeitraum selektiv
Daten zu sammeln, um daraus Muster zu erkennen. Diese Muster
lassen sich mittels Künstlicher Intelligenz in der Cloud analysieren,
um daraus Algorithmen abzuleiten. Anhand der Algorithmen
können „on the edge“ Situationen erkannt und bei Bedarf eine Regelmaschine
getriggert werden, die dann vordefinierte Maßnahmen
einleiten kann. In der Praxis setzt sich der Trend durch, die Mustererkennung
schon im Edge-Gateway auszuführen. Dieses Prinzip unterstützt
auch Hilscher und hat es während der Hannover Messe gemeinsam
mit seinem Partner X-Integrate gezeigt.
Produktivität verschiedener Standorte vergleichen
Soll die Produktivität verschiedener Standorte verglichen werden,
müssen sogenannte KPIs definiert und mittels eines Algorithmus
berechnet werden. Dieser Schritt erfolgt lokal, nur das Ergebnis gelangt
in die Cloud. Ein individuell gestaltetes Cockpit in der Cloud visualisiert
diese Informationen. Diese Struktur kommt in der Industrie-Praxis
immer in ähnlicher Weise zum Einsatz. Datengewinnung
aus Maschinen mit heterogenen Feldbussystemen oder Steuerungen,
Datenvorverarbeitung, Datenanalyse, Datenvisualisierung oder
die Steuerung eines Decision Management Systems.
Sicherheitsmaßnahmen sind erforderlich
Um möglichst wenig Angriffsvektoren zugänglich zu machen, bietet
sich der Einsatz eines Edge Gateway an, das die Rolle einer Firewall
zwischen Netzwerken übernimmt. In diesem Szenario reduziert sich
der Aufwand für die sicherheitsrelevante Pflege von Komponenten,
beispielsweise bei dem Patch-Management, deutlich. Da Edge-
Gateways auch Verbindungen zwischen mehreren Maschinen und
der IT aufbauen können, muss sichergestellt sein, dass Verbindungen
nur zwischen authentifizierten Partnern hergestellt werden können.
Dazu ist eine Public Key Infrastructure und deren Management
die geeignete Wahl. Damit werden die Verschlüsselung der Kommunikation
und die Validierung der Verkehrsbeziehungen gleichzeitig ermöglicht.
Um auftretende Sicherheitslücken zu schließen, sollten
zudem das Betriebssystem und dessen Komponenten regelmäßig
aktualisiert werden. Rechenleistung und Performance beim Edge-
Computing stehen heute ausreichend zur Verfügung. Die Edge-
Gateway-Familie von Hilscher skaliert bei Speicher und Prozessoren.
Sollte es trotzdem einen Engpass geben, ließe sich ein Teil der
Datenverarbeitung ins Datacenter verlagern. Dort stehen immer
ausreichend Ressourcen zur Verfügung.
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