Mehr Zuverlässigkeit für die Industrie 4.0 – So werden

Mehr Zuverlässigkeit für die Industrie 4.0 – So werden Zukunftsszenarien Realität
Ob in der Automobilwirtschaft oder im Maschinen- und Anlagenbau: „Made in Germany“ ist
weltweit ein Gütesiegel für effiziente Produktion von Warengütern mittels modernster
Maschinenanlagen. Die Sicherung der Qualität ist somit für die deutsche Wirtschaft ein Muss,
um weiter konkurrenzfähig zu bleiben. Das hat auch die deutsche Regierung erkannt und
Industrie 4.0 als Projekt zur Digitalisierung der Fertigungstechnik und Logistik ausgerufen. Ziel
ist der Aufbau intelligenter Fabriken (Smart Factories). Egal ob nun die Rede vom Internet der
Dinge, Industrie 4.0 oder M2M-Kommunikation ist: Um eine sichere und zuverlässige
Maschinenkommunikation zu ermöglichen, bedarf es zunächst einiger technologischer
Grundvoraussetzungen, um den Wandel der Produktion und Dienstleistungen schnell und
unkompliziert in die Realität umsetzen zu können.
Die vier Ebenen des Internet of things
Die größte Aufmerksamkeit innerhalb der Diskussionen um das Internet der Dinge wurde stets
den angeschlossenen Geräten (Endpoints) und den Netzwerkkomponenten zuteil, welche die
Daten beinhalten. Dies ist aber nur ein wichtiger Bereich von vielen, die für eine IoT (Internet
of Things)-Architektur eine Rolle spielen. Tatsächlich kristallisieren sich vier verschiedene
Ebenen heraus, die im Folgenden vorgestellt werden:
1. Devices (auch bekannt als „Dinge“): dies bezeichnet die verschiedenen Endpoints in der
Endanwendung, von einem selbstfahrenden Auto, bis hin zur Smart-Watch.
2. Zugang zum Netzwerk: dies ist die Netzwerk-Ebene, die das Device als ersten
Anlaufpunkt nutzt.
3. Kontroll-Ebene: sie gehört sicherlich zu den am ungenauesten definierten Ebenen, da
sie eine Menge verschiedener Technologien umfasst. Sie kann sowohl im
Rechenzentrum als auch in der Cloud ansässig sein und eine große Palette an
verschiedenen Applikationen beinhalten.
4. Backend Services: Hier setzt beispielsweise das Sammeln und Analysieren von Daten
ein.
Da im Internet of Things ein Großteil der Maschinenkommunikation in Echtzeit abläuft, ist die
Kontroll-Ebene tatsächlich eine der wichtigsten dieser Komponenten, denn sie entscheidet über
die Zuverlässigkeit eines IoT-Szenarios. Auch sie lässt sich wiederum in drei verschiedene
Ebenen unterteilen:
1. Prozess-Kontroll-Applikationen – alle Anwendungen in dieser Ebene sind zu einem
bestimmten Grad automatisiert und können über das Kontroll-Zentrum geplant,
kommuniziert und gesteuert werden
2. Compliance-Applikationen – einige IoT-Szenarien werden entweder reguliert oder zu
einem bestimmten Grad überprüft. Die Devices leiten die Daten an die Kontroll-Ebene
weiter und von dort werden sie ggf. zur Analyse an die Backend Services weitergeleitet.
3. Messaging-Applikationen – selbst wenn die Daten nicht lokal gespeichert werden, ist
ein Security- Messaging-Gateway unumgänglich, um den Informationsaustausch
zwischen dem Endgerät und dem Kernnetzwerk sicherzustellen.
Mehr Zuverlässigkeit für die Industrie 4.0
Zuverlässigkeit kann die Kontroll-Ebene des IoT nur über eine ständige Verfügbarkeit der ITSysteme sicherstellen. Was passiert beispielsweise, wenn in einem durch das Internet
vernetzten Maschinenszenario aufgrund einer Störung plötzlich die IT ausfällt? Dies betrifft in
einem Industrie 4.0-Szenario die gesamte Produktionskette. Bei der Herstellung von
Kraftfahrzeugen z.B. kann der Stillstand der Produktionsmaschinen bedeuten, dass wichtige
Komponenten fehlerhaft produziert und daher aus der Produktionslinie entfernt werden
müssen. Dadurch können Liefertermine zum Schluss nicht mehr eingehalten werden und es
droht nicht nur ein finanzieller Verlust in Millionenhöhe, sondern auch ein Imageschaden für
das gesamte Unternehmen.
Aus diesen Gründen ist eine Hochverfügbarkeitslösung mit fehlertoleranten Servern
unumgänglich, damit Maschinen und Anwendungen rund um die Uhr sicher arbeiten und die
Produktionskette abgesichert ist. Diese fehlertoleranten Systeme verfügen über eine komplett
redundante Hardware in einer physischen Maschine. Alle betriebswichtigen Komponenten sind
doppelt vorhanden und permanent synchron in Betrieb, sodass beim Ausfall einer Einheit die
laufenden Operationen ohne Probleme und Unterbrechung fortgeführt werden können. Damit
erreichen sie eine besonders hohe Verfügbarkeit von 99,999 %.
Ein gutes Beispiel für den Einsatz von fehlertoleranten Systemen ist der weltweit größte
Hersteller von Aluminium, „Alunorf“, ein deutsches Unternehmen mit Sitz in Neuss. Täglich
laufen in den Fabrikhallen 1,5 Millionen Tonnen Aluminium über die Produktionsbänder. Das
Aluminium durchläuft während der Produktion mehrere Verarbeitungsschritte, darunter
Kühlungsprozesse, bevor es an die zahlreichen Abnehmer z.B. aus der Automobil- oder
Verpackungsindustrie ausgeliefert werden kann. Eine Hochverfügbarkeitslösung war für den
Aluminium-Hersteller zur Absicherung der vernetzten Produktionsmaschinen verschiedener Art
(u.a. Fräsen, Kräne, Hochöfen etc.) Grundvoraussetzung, um den reibungslosen Ablauf der
Produktionskette rund um die Uhr zu gewährleisten. Eine eigene Steuerungs-Lösung auf
Software-Ebene begleitet den Produktionsablauf von der Anlieferung des Rohmaterials über
den Verarbeitungsprozess bis hin zur Auslieferung. Mit einem ftServer® von Stratus
Technologies wird auf der Kontroll-Ebene die Verfügbarkeit dieser Steuerungs-Lösung sicher
gestellt: alle Komponenten sind redundant ausgelegt, von der CPU über RAM etc. Die StratusftServer schaffen damit die Voraussetzungen für eine intelligente Maschinenkommunikation,
die in Zukunft nahtlos an ein Industrie 4.0-Szenario anknüpfen kann.
Entwicklungen und Trends
„Die engere Vernetzung von Anlagen ist sicherlich eine der größten technologischen
Herausforderungen, die uns in der Fertigungsbranche bevorsteht. Durch die fortschreitenden
Möglichkeiten der Technologie ist die Industrie 4.0 zu einem Schlagwort für eine Menge
Initiativen geworden, unter denen sich viele verschiedene Aspekte verbergen. Ein wichtiger ist
sicherlich der Aspekt der sicheren Verfügbarkeit von IT-Operationen. Da Echtzeitdaten aus
dem Produktionsprozess gewonnen werden, die zur Verarbeitung mehrere Stadien durchlaufen
und dokumentiert werden müssen, ist es unumgänglich, sich Gedanken über die Steuerung
und Absicherung dieser Prozesse zu machen. Stratus erfüllt mit der ft-Server-Technologie
genau diese Anforderungen an ein modernes Industrie 4.0-Szenario, da alle Prozesse der
Maschinenkommunikation technologisch unterstützt werden“, erklärt Thorsten Weiler, Sales
Manager für Process Automation bei Stratus Technologies GmbH.
Projekte zur Vernetzung von Maschinen, die sich heute noch in den Anfängen befinden, werden
in naher Zukunft Realität in der deutschen Wirtschaft sein. In einer aktuellen Befragung des
Mobilfunkanbieters Vodafone gaben 51% an, bereits M2M-Technologien einzusetzen. Eine
sorgfältige Vorbereitung der IT-Infrastruktur und ein Ausbau der Kontroll-Ebene auf
hochverfügbare Systeme mit fehlertoleranten Servern ist daher für Unternehmen
Grundvoraussetzung, um konkurrenzfähig und effizient zu bleiben. „Für die Fertigungsindustrie
tun sich durch den Einsatz von fehlertoleranten Servern große Chancen auf, denn sie schaffen
dadurch die Voraussetzung, ihre Produktionsanlagen über das Internet zu vernetzen und
brauchen sich keine Sorgen um die ständige Verfügbarkeit und Produktivität dieser Anlagen zu
machen. Damit sind sie für die Zukunft bestens gerüstet.“ so Weiler weiter.

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