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Bild: Red Lion Controls
Digitale Fabrik

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Einfaches Upgrade zu Industrie 4.0

Text: Mike Granby, Red Lion Controls
Die vernetzte Fabrik kommt, doch was bedeutet das in der Praxis? Mike Granby, Präsident von Red Lion Controls, hat sich mit den grundlegenden Anforderungen und den Folgen beschäftigt.

In den letzten zwei Jahrzehnten sind viele technische Fortschritte gemacht worden. Einer davon ist der kontinuierliche Ausbau der industriellen Vernetzung sowie der Einsatz von mobilen Rechnern in der Fertigung. Diese Techniken unterstützen die Umsetzung der Vision einer vernetzten Fabrik, in der jede Maschine mit allen anderen Maschinen und Geräten in der gesamten Fertigung und an anderen abgelegenen Standorten kommuniziert. Ziel der vernetzten Fabrik ist es, so gut wie alles überall und jederzeit für eine verbesserte operative Produktivität und Profitabilität zu verbinden, zu überwachen und zu steuern.

Viele globale Hersteller entscheiden sich heute für eine Implementierung der vernetzten Fabrik, um von Vorteilen wie geringeren Betriebskosten sowie besserer Transparenz und Kontrolle zu profitieren. Während es für die meisten Unternehmen unrealistisch ist, komplette neue Fertigungshallen zu errichten oder vorhandene Anlagen zu entsorgen und zu ersetzen, nutzen viele Lösungen bereits bestehende Ausrüstungen und setzen auf einen strategischen Einsatz für eine erweiterte Überwachung und Steuerung. Eine Fabrik auf den Stand des 21. Jahrhunderts zu bringen, erfordert einige Kerngrundlagen, um einen fließenden Übergang sicherzustellen und den Zugriff auf die Überwachung und die Steuerung von Informationen von überall aus zu ermöglichen. Um diesen Prozess in Gang zu setzen, sollten Anlagenbauer drei Dinge beachten: Die Kommunikation zwischen den Geräten ermöglichen; die operative Effizienz überdenken, sodass mehr Geräte miteinander kommunizieren können und eine sichere, nahtlose Plattform für die Gerätekommunikation liefern.

Um eine Verbindung zwischen Sensoren, HMIs und sonstigen Ausrüstungen mit der vernetzten Fabrik herzustellen, müssen die Ingenieure eines Unternehmens zuerst sicherstellen, dass die Geräte in der Maschinenhalle untereinander kommunizieren können. Anwender, die Geräte von verschiedenen Herstellern vernetzen, können nun zwischen fortgeschrittenen Mensch-Maschinen-Schnittstellen, Protokoll-Konvertern und sonstigen Automatisierungsprodukten wählen, die jeweils unterschiedliche Protokolle sprechen und eine Kommunikation unabhängig vom physikalischen Medium unterstützen.

Die vernetzte Fabrik kann die betriebliche Effizienz steigern. Zum Beispiel durch die Nutzung von Daten, die von Überwachungsstellen entlang einer Fertigungslinie gesammelt werden, um Abfall und Ausfallzeiten zu minimieren. Während sich die Technik immer weiter verbessert, liefern diese Statusstellen immer umfangreichere Informationen verschiedenster Quellen. Managed Ethernet Switches berichten über den Datenfluss auf die gleiche Art und Weise, wie die Sensoren in Fertigungsstraßen den Produktionsstatus melden.

Dank dieser erweiterten operativen Datensammlung können Unternehmen entscheidende Key Performance Indicator (KPI)- und Andon-Meldungen sammeln. Die Anzeige dieser entscheidenden Leistungsdaten in Echtzeit hilft dabei, die Produktivität anzutreiben und die Durchlaufleistung zu steigern – und das nicht nur an einem Produktionsstandort. Das Konzept kann auch auf weitere Standorte sowie auf die Liefer- und Absatzkette erweitert werden, um eine Übersicht über den gesamten Betrieb zu liefern.

Die Sicherheit in einer Fabrik bedeutet traditionellerweise die physische Isolierung der Automationseinrichtungen und Unternehmensnetzwerke. Verbindungsfreie Fertigungen sind selten, da die Unternehmensnetzwerke immer weiter in die Produktion vordringen. Die Sicherheit sollte durch eine sorgfältige Netzplanung unter Verwendung bewährter Verfahrensweisen angegangen werden. Router werden innerhalb eines Netzwerkes installiert, um den Datenverkehr auf bestimmte Protokolle oder spezifische Anwender zu beschränken, wodurch die Gefahr eines Cyberangriffs minimiert wird. Eine weitere Taktik ist die Implementierung von NAT (Network Address Translation), bei der die Geräte in einem Netzwerk vor eingehenden Zugriffen verdeckt werden, der Verkehr in einem Netzwerk dadurch jedoch nicht behindert wird. Und schließlich werden auch die Kommunikationswege von Fabrik zu Fabrik, Lieferkette zu Fabrik oder Fabrik zu Vertriebshändler durch die Verwendung virtueller Tunnel mittels VPN-Geräten sicherer.

Die Zukunft lautet: Vernetzen, überwachen, steuern. Die Effizienz des Connected-Factory-Modells leitet sich nicht allein von der Zahl der Verbindungen ab, sondern auch vom Mehrwert, der dadurch geschaffen wird. Eine nahtlose Kommunikation mit Betreibern, Steuersystemen und Software-Anwendungen, zusammen mit praktischen Netzwerkoptionen und Support für systemeigene Funktionen und Protokolle, lassen die Bedeutung der Daten, die nun zusätzlich gewonnen werden, immens steigen. Diese Funktionen können die Automatisierung in neue Sphären bringen, wodurch die vernetzte Fabrik Wirklichkeit wird. Mit der bedachten Integration von unterstützenden Komponenten, die speziell für dieses Ziel entwickelt werden, wird die Fähigkeit der Vernetzung, Überwachung und Steuerung die Produktivität und die betriebliche Effizienz bis weit in die Zukunft vorantreiben.

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