In vielen F\u00e4llen sind nicht gen\u00fcgend Daten (Sensoren auslesen) vorhanden, um eine richtige Analyse durchzuf\u00fchren. Zweitens ist es leichter gesagt als getan, Daten in die Cloud zu bringen.<\/p>\n
Wie man die H\u00fcrden \u00fcberwinden?<\/h2>\n
Um diese Probleme zu \u00fcberwinden, musste ich meine Strategie \u00e4ndern. Anstatt mich auf das Ergebnis der L\u00f6sungen zu konzentrieren, beschloss ich, mich zuerst auf den Technologie-Stack zu konzentrieren. Der Technologie-Stack ist die Datenautobahn von den Feldsensoren zur Cloud.<\/p>\n
\u00c4hnlich wie bei meiner Reise nach Italien hatte ich anfangs ein einfaches Verst\u00e4ndnis, um mein Ziel zu erreichen:<\/p>\n
- \n
- In mein Auto steigen \u2192 ein St\u00fcck Technologie kaufen<\/li>\n
- Fahre so schnell wie m\u00f6glich (innerhalb der Geschwindigkeitsbegrenzung) \u2192 setze die Technologie ein<\/li>\n
- Genie\u00dfe meinen Urlaub \u2192 mache die Datenanalyse, um mich zu verbessern<\/li>\n<\/ol>\n
Es stellte sich heraus, dass es schwieriger war als gedacht.\u00a0 Es gibt dutzende Optionen und Auswahlm\u00f6glichkeiten, um eine sichere und zuverl\u00e4ssige \u00dcbertragung von Daten von Sensoren in die Cloud zu implementieren.<\/strong><\/p>\n
IIoT als Game-Changer<\/h2>\n
In meinem Blogartikel ‘Warum brauche ich IIoT?’<\/em><\/a>\u00a0 k\u00f6nnen Sie lesen, warum IIoT ein Game-Changer f\u00fcr unsere Industrie ist.<\/p>\n
OT und IIoT f\u00fcr Sensoren sind nicht dasselbe, obwohl beide in der OT-Dom\u00e4ne (der Produktionsumgebung) liegen. OT bezieht sich auf Daten von Sensoren, einschlie\u00dflich Systemen und Infrastruktur f\u00fcr Steuerung und Sicherheit mit einem starken Schwerpunkt auf Verf\u00fcgbarkeit. Allerdings ben\u00f6tigt nicht jeder Prozess in der OT-Dom\u00e4ne, z. B. die Wartung f\u00fcr nicht-kritische Anlagen, diese weitreichenden und hochverf\u00fcgbaren Sensoren und Systeme.<\/p>\n
IIoT ist neu f\u00fcr die Produktionsumgebung mit Sensoren f\u00fcr weniger kritische Anwendungen. Da der Preis f\u00fcr den Einsatz von IIoT-Sensoren viel niedriger ist als die traditionellen 4-20-mA-Sensoren, erh\u00f6ht das Hinzuf\u00fcgen weiterer Sensoren den Wert der gewonnenen Daten. Wir haben bereits Beispiele, bei denen Unternehmen IIoT-Sensoren mit in der Cloud laufenden Algorithmen f\u00fcr die vorausschauende Wartung eingesetzt haben. Die Projekte waren ein gro\u00dfer Erfolg mit einem Return on Investment von weniger als sechs Monaten.<\/p>\n
Die Technologie, die f\u00fcr die \u00dcbertragung von OT-Daten und IIoT-Daten aus der Produktionsumgebung in die Cloud verwendet wird, wird als Technologie-Stack bezeichnet. Dieser besteht aus den folgenden Schichten:<\/strong><\/p>\n
- \n
- Drahtloses Netzwerk zum Sammeln der Daten von den drahtlosen Sensoren<\/li>\n
- Service Provider f\u00fcr die Daten, die \u00fcber 4G\/5G direkt in die Cloud gesendet werden<\/li>\n
- Edge-Gateway als Schnittstelle zwischen mehreren OT-Systemen und dem Edge-Server<\/li>\n
- Edge-Server als Schnittstelle zwischen der OT-Dom\u00e4ne und der Cloud<\/li>\n
- Die Cloud f\u00fcr die Datenspeicherung, Verarbeitung und den Informationsaustausch<\/li>\n<\/ol>\n
![\"smart-manufacturing-layers\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/10\/2022\/09\/smart-manufacturing-layers-1024x505.jpg\")
Abbildung 1: Verschiedene Schichten von Technology – Stacks<\/figcaption><\/figure>\n Warum man die richtige Technologie f\u00fcr Smart Manufacturing verwenden sollte<\/h2>\n
Bevor ich n\u00e4her auf die verschiedenen Schichten eingehe, m\u00f6chte ich erkl\u00e4ren, warum es eine Herausforderung ist, die Technologie f\u00fcr den Aufbau Ihres Technologie-Stacks auszuw\u00e4hlen:<\/p>\n
- \n
- Die bestehende Infrastruktur (Brownfield) hat eine lange Geschichte mit vielen Marken und unterschiedlichen Ger\u00e4ten, die oft nicht f\u00fcr die IIoT-Infrastruktur erweitert werden k\u00f6nnen<\/li>\n
- Vorzugsweise sind die bestehende OT-Infrastruktur und die neue IIoT-Infrastruktur integriert, da f\u00fcr tiefe Analysen Daten aus dem OT und IIoT ben\u00f6tigt werden<\/li>\n
- Cybersecurity-Strategie f\u00fcr die OT- und IIoT-Infrastruktur<\/li>\n
- Neue F\u00e4higkeiten und Kompetenzen sind erforderlich<\/li>\n<\/ul>\n
In den letzten zwei Jahren habe ich viele Unternehmen gesehen, die Proof of Concepts (PoC) implementiert haben, um mehr dar\u00fcber zu erfahren, wie Technologie zur Transformation des Unternehmens beitragen kann. Obwohl diese PoCs wertvolle Informationen geliefert haben, haben sie selten zur Gesamtstrategie f\u00fcr Smart Manufacturing beigetragen.<\/p>\n
In diesem Jahr fragten viele Unternehmen an, ob wir ihnen bei der Entwicklung einer Smart Manufacturing – Strategie und eines technologiegetriebenen Masterplans helfen k\u00f6nnen. Ich bin der festen \u00dcberzeugung, dass sich viele Unternehmen mit Smart Manufacturing auseinandersetzen. Sie beginnen also zuerst mit der Entwicklung einer Smart Manufacturing-Strategie und eines Masterplans, bevor sie mit dem n\u00e4chsten PoC fortfahren. Ein Teil unserer Dienstleistungen f\u00fcr Kunden besteht darin, sie bei den strategischen Entscheidungen \u00fcber das Design und den Einsatz des Technologie-Stacks zu unterst\u00fctzen.<\/p>\n
![\"smart-manufacturing-transition\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/10\/2022\/09\/smart-manufacturing-transition-1024x453.jpg\")
Abbildung 2: Der \u00dcbergang vom OT Technology Stack zum IIoT Technology Stack<\/figcaption><\/figure>\n Der Technologie-Stack f\u00fcr das Smart Manufacturing<\/h2>\n
Der Eckpfeiler von Smart Manufacturing ist eine Kombination aus verschiedenen Technologien. Um die Bausteine hinter dem Technologie-Stack zu verstehen, habe ich die relevantesten Technologien in verschiedene Schichten eingeteilt: vom Sensor bis zur Cloud.<\/p>\n
Drahtlose Netzwerke<\/h3>\n
Drahtlose Netzwerke sind in der OT-Dom\u00e4ne nicht neu. Wi-Fi, ISA100 und WirelessHART sind bereits seit einiger Zeit auf dem Markt. Obwohl alle diese Technologien effektiv arbeiten, sind sie keine bahnbrechenden Neuerungen f\u00fcr die intelligente Fertigung und haben Einschr\u00e4nkungen in Bezug auf Kosten und Technologie.<\/p>\n
Mit der Einf\u00fchrung von IIoT-Ger\u00e4ten betrat das LoRaWAN die OT-Dom\u00e4ne. LoRaWan ist ein kosteng\u00fcnstiges Low Power Wide Area (LPWA)-Netzwerk, das in einer Sterntopologie eingesetzt wird. LoRaWan arbeitet mit Gateways (Zugangspunkten) zur Weiterleitung von Nachrichten zwischen Endger\u00e4ten und einem zentralen Netzwerkserver einschlie\u00dflich der Cloud. LoRaWAN hat eindeutige 128-Bit-Schl\u00fcssel f\u00fcr Netzwerk und Anwendung. Wir haben Wireless-Projekte mit Wi-Fi und LoRaWAN in einer industriellen Umgebung durchgef\u00fchrt. Aus Erfahrung haben wir festgestellt, dass die Anzahl der LoRaWAN-Gateways im Vergleich zu den Wi-Fi-Zugangspunkten deutlich geringer ist (ca. 10x), um den gleichen Bereich abzudecken.<\/p>\n
Das bedeutet nicht, dass die anderen Funktechnologien \u00fcberfl\u00fcssig werden. Jede Technologie ist f\u00fcr einen bestimmten Zweck geeignet, wie Wi-Fi f\u00fcr die \u00dcbertragung gro\u00dfer Datenmengen (z. B. Videoinhalte), w\u00e4hrend LoRaWAN f\u00fcr verteilte Daten verwendet wird. Um einen Drahtlos-Dschungel vor Ort zu vermeiden, m\u00fcssen Unternehmen eine Strategie f\u00fcr die Drahtlostechnologie vor Ort entwickeln, die auch die Cybersecurity und den Einsatz mobiler Ger\u00e4te umfasst.<\/p>\n
Service Provider<\/h3>\n
Nach dem Einsatz von IIoT-Ger\u00e4ten und dem LoraWAN-Netzwerk kommt die n\u00e4chste Herausforderung. Wie senden Sie die Daten in die Cloud? Die logischste L\u00f6sung ist \u00fcber das Firmennetzwerk. Obwohl es logisch klingt, zeigt die Praxis, dass die \u00dcbertragung von Daten \u00fcber das Firmennetzwerk aus technischen und manchmal auch aus politischen Gr\u00fcnden schwierig sein kann. Eine Alternative ist der Einsatz eines LoRa-f\u00e4higen M2M-Gateways unter Verwendung einer SIM-Karte f\u00fcr einen 4G\/5G-Austausch mit der Cloud. In diesem Fall wird ein Provider ausgew\u00e4hlt, der sich um eine zuverl\u00e4ssige, sichere und finanziell tragbare Verbindung zwischen dem Standort und der Cloud k\u00fcmmert. \u00c4hnlich wie bei der Mobilfunktechnologie m\u00fcssen Unternehmen eine Strategie entwickeln, wie sie die Daten in die Cloud \u00fcbertragen. Die \u00dcbertragung muss sowohl den technischen Anforderungen als auch dem Budget entsprechen. Das kann eine Herausforderung sein.<\/p>\n
Edge Gateway<\/h3>\n
OT-Daten sind der “Treibstoff” der digitalen Transformation. Heute ist das Sammeln und Speichern von OT-Daten aufgrund der Lizenz- und Bereitstellungskosten f\u00fcr Data-Historian-Systeme teuer. In der Zwischenzeit w\u00e4chst die Menge der generierten Daten st\u00e4ndig und entwickelt sich weiter. Ich bin der festen \u00dcberzeugung, dass diese Budgetbeschr\u00e4nkungen teilweise gel\u00f6st werden k\u00f6nnen, indem man die Cloud und die Edge-Server-Technologie als Plattform f\u00fcr die Speicherung und Verarbeitung von OT- und IIoT-Daten nutzt.<\/p>\n
OPC Data Access (DA) ist heute die h\u00e4ufig verwendete Schnittstelle zwischen OT-Systemen (z. B. zwischen dem Steuerungssystem und dem Datenhistoriker-System). Die Schnittstelle \u00f6ffnet viele OT-Systeme und hat die OT-Landschaft ver\u00e4ndert. Allerdings definiert OPC DA als Spezifikationssatz keine Sicherheit als Teil einer der Schnittstellenspezifikationen. OPC DA baut auf dem DCOM\/COM-Transport auf, einem Microsoft-basierten Kommunikationsprotokoll mit einigen Sicherheitsfunktionen. F\u00fcr eine isolierte OT-Umgebung ist die Sicherheit von OPC DA ausreichend, aber wenn es um Schnittstellen nach au\u00dfen geht, wie z. B. die Cloud, sind die OPC-Sicherheitsspezifikationen bei weitem nicht ausreichend.<\/p>\n
Mit der Einf\u00fchrung von UPC Unified Architecture (UA) wird die Sicherheit deutlich verbessert; denn der OPC UA<\/a> Standard wurde speziell entwickelt, um Bedrohungen und Angriffe abzuschw\u00e4chen. Die Sicherheit ist in das gesamte Design eingebettet und daher ideal, um als sicheres Gateway zwischen den vielen OT-Systemen (einschlie\u00dflich OPC-DA-Servern) und dem Edge Server zu fungieren.<\/p>\n
Ist OPC UA die einzige Option, um als Gateway zwischen OT-Systemen und dem Edge Server\/Cloud zu fungieren?<\/strong><\/p>\n
Die Antwort ist nein; es gibt andere Initiativen zur \u00d6ffnung der OT-Dom\u00e4ne in Kombination mit einem Hochsicherheitsstandard wie der NAMUR Open Architecture (NOA). Daher m\u00fcssen Unternehmen eine Strategie entwickeln, wie sie die OT-Dom\u00e4ne sicher \u00f6ffnen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Edge Server<\/h3>\n
Ein Edge Server ist die Datendrehscheibe zwischen der Produktionsumgebung (OT-Dom\u00e4ne) und der Cloud. Er stellt die erforderlichen Ressourcen f\u00fcr die Steuerung des Datenverkehrs und f\u00fcr die Datenverarbeitung vor Ort zur Reduzierung der Latenz zur Verf\u00fcgung. Der Edge Server ist bereits seit einiger Zeit auf dem Markt, aber f\u00fcr die OT-Dom\u00e4ne ist er neu. Der Server zeichnet sich durch offene Architekturen aus, die standardisierte Protokolle (z. B. OPC UA, MQTT) und semantische Datenstrukturen nutzen, die Integrations- und Speicherkosten reduzieren. Die gleiche Plattform wird f\u00fcr Anwendungen genutzt, zun\u00e4chst mit relativ einfachen Algorithmen, die nach und nach in maschinelles Lernen und schlie\u00dflich in k\u00fcnstliche Intelligenz \u00fcbergehen. Bei all diesen Funktionen und Optionen m\u00fcssen Unternehmen strategische Entscheidungen treffen, was mit all den OT- und IIoT-Daten geschehen soll, die von Verf\u00fcgbarkeit, Zuverl\u00e4ssigkeit, Sicherheit und Vertraulichkeit bestimmt werden. Obwohl Cloud-Umgebungen sicher und zuverl\u00e4ssig sind, ist es immer m\u00f6glich, dass die Cloud nicht zug\u00e4nglich ist. Eine Risikobewertung hilft zu bestimmen, welche Auswirkungen dies auf die Produktionsumgebung haben kann. Die Entwicklung einer Strategie f\u00fcr den Edge Server ist aufgrund der vielen Optionen in Verbindung mit der begrenzten Erfahrung und den Einschr\u00e4nkungen vor Ort nicht einfach.<\/p>\n
![\"smart-manufacturing-edge\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/10\/2022\/09\/smart-manufacturing-edge-server-1024x246.png\")
Abbildung 3: Die Rolle des Edge Servers<\/figcaption><\/figure>\n Cloud<\/h3>\n
Wir befinden uns auf der letzten Stufe unserer Technologie-Stack-Reise. Die “Cloud” bezieht sich auf Server, auf die \u00fcber das Internet zugegriffen wird, und die Software\/Datenbanken, die auf diesen Servern laufen. Cloud-Server befinden sich in Rechenzentren auf der ganzen Welt. Durch den Einsatz von Cloud Computing k\u00f6nnen Unternehmen ihre Daten, Anwendungen und Informationen global verwalten. Viele Unternehmen haben bereits in die Cloud investiert, vor allem im IT-Bereich. Es klingt logisch, die gleiche Cloud auch f\u00fcr den OT-Bereich zu nutzen. Und bis zu einem gewissen Grad ist dies auch richtig. Mit der Einf\u00fchrung von IIoT-Ger\u00e4ten und anderen Ger\u00e4ten wie Robotern ist die Erweiterung der Cloud jedoch eine gro\u00dfe Herausforderung, da die Architektur f\u00fcr eine “Daten”-Cloud nicht die gleiche ist wie f\u00fcr eine “IIoT”-Cloud. Ein Redesign der Cloud ist kostspielig; daher k\u00f6nnen sich Unternehmen dazu entschlie\u00dfen, die “IIoT”-Cloud auszulagern und mit der bestehenden “Daten”-Cloud des Kunden zu verbinden. \u00c4hnlich wie bei allen anderen Schichten m\u00fcssen Unternehmen auch in diesem Fall eine Strategie f\u00fcr die Cloud entwickeln. Sie m\u00fcssen verstehen, wie Daten aus der Produktionsumgebung sicher und zuverl\u00e4ssig in Verbindung mit dem verf\u00fcgbaren Budget in die Cloud \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Das Ende meiner Smart Manufacturing-Reise<\/h2>\n
Hier endet meine Technologie-Stack-Reise. Ich hoffe sehr, dass mein Blog Ihnen hilft, das Gesamtbild und die Bedeutung des Technologie-Stacks f\u00fcr unsere Reise zur Smart Manufacturing zu verstehen. \u00c4hnlich wie meine Reise nach Italien; was als einfaches Verst\u00e4ndnis meiner Smart Manufacturing-Reise begann; das Senden von Daten in die Cloud,\u00a0 ist zu einer umfangreichen Reise mit strategischen Entscheidungen und dem Einsatz neuer Technologien geworden. Es ist eine aufregende Reise, so wie meine Urlaubsreise.\u00a0 Und seien wir ehrlich; wer mag keinen Urlaub?<\/p>\n
[button link=”https:\/\/www.yokogawa.com\/library\/resources\/white-papers\/guide-to-smart-manufacturing-in-process-industries\/?utm_source=linkedin&utm_medium=contents&utm_campaign=ads_20201204″ icon=”fa-download” side=”left” target=”” color=”00a04c” textcolor=”undefined”]M\u00f6chten Sie mehr \u00fcber Smart Manufacturing erfahren? Dann laden Sie hier unser kostenloses Smart Manufacturing Whitepaper (auf Englisch) herunter![\/button]<\/p>\n
\nSmart Maintenance f\u00fcr Ihre Wertsch\u00f6pfungskette<\/a><\/p><\/blockquote>\n