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Cloud-Dienste für Industriekunden Fünf Stufen zur smarten Fabrik

26.09.2018

Cloud-Dienste für Privat- und Business-Nutzer gibt es heute reichlich, doch die speziellen Anforderungen von Industriekunden in der Automatisierungstechnik werden von diesen Diensten bislang kaum abgedeckt. Das soll sich nun ändern.

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Daten seien das Öl des 21 Jahrhunderts, heißt es. Viele Unternehmen haben verstanden, dass Daten einen Wert darstellen, den sie zu Geld machen können, ähnlich einem Rohstoff. Facebook, Google und Co. überlassen den Kunden ihre Dienstleistung kostenlos, aber keineswegs umsonst. Nutzer wissen heute, dass ihre Daten die Währung sind, mit der sie die Dienstleistungen der Internetgiganten bezahlen. Nun produzieren nicht nur Endverbraucher Daten, sondern auch im Industriealltag entstehen jede Menge Daten, die – richtig ausgewertet – einen hohen Nutzwert haben. Maschinen und Anlagen produzieren ständig Daten, die heute zum Großteil ungenutzt im Boden versickern.

Das muss nicht so bleiben. Turck hat jetzt eine Cloud-Lösung entwickelt, die diesen Zustand beenden kann. In dieser Cloud werden Produktionsdaten sowohl zu Monitoring- und Fernwartungszwecken als auch zur Optimierung und Analyse der Produktionsprozesse gespeichert. Das Besondere dabei ist, dass der Nutzer selbst bestimmt, wo er die Daten speichern möchte und ob er sie ans Internet anbindet. Zudem werden die Daten verschlüsselt kommuniziert. Bildlich gesprochen, kann der Kunde so sicherstellen, dass niemand sein Öl abzapft.

Das flexible Cloud-Plattform-Angebot von Turck gliedert sich in die folgenden fünf Stufen.

Stufe 1: Liefern von reinen Nutzdaten

Die digitalen oder analogen Sensordaten ermöglichen einer SPS oder einer anderen Steuerung, eine Maschine oder Anlage zu betreiben.

Stufe 2: Generieren von Zusatzdaten

Der zweite Schritt umfasst das Generieren von Zusatzdaten, die für die eigentliche Steuerung einer Maschine gar nicht mehr erforderlich sind. So geben Sensoren und viele andere Geräte neben dem Prozesswert auch Zusatzdaten wie Temperatur, Verschmutzungsgrad, Betriebsstunden oder andere Werte aus, die Metainformationen über ein Gerät enthalten. Insbesondere mit der zunehmenden Verbreitung von IO-Link wurde ein Kanal geschaffen, um zusätzliche azyklische Daten an die Steuerung zu übermitteln. In jüngerer Vergangenheit werden diese Daten zunehmend für Dia­gnosezwecke oder zur vorausschauenden Wartung genutzt. So erkennen Nutzer beispielsweise aus den Daten, wie verschmutzt ihr Ultraschallsensor ist oder ob eine Welle, die von einem Drehgeber erfasst wird, nicht mehr rund läuft.

Stufe 3: Integration in Cloud-Systeme

Große IT-, Telekommunikations- und Technologie-Unternehmen wie die Telekom oder Amazon sind bereits mit Cloud-Diensten im Markt vertreten, ebenso die großen Softwarespezialisten wie SAP, IBM oder Microsoft. Das Übertragen von Daten in diese Clouds ist heute schon über
Edge-­Gateways und andere Lösungen möglich, beispielsweise mit Turcks Multiprotokoll-Feldbusgeräten. Dank der Multiprotokoll-Ethernet-Technologie können Turcks I/O-Module und -Systeme neben den Nutzdaten (über Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP) parallel Daten an Edge-Gateways senden, die sie wiederum selbst auswerten oder in die Cloud-Systeme der etablierten Anbieter senden.

Turck wird sein Produktportfolio schrittweise mit OPC-UA- und MQTT-Kommunikationsoptionen ausstatten. Über diese Standardprotokolle lassen sich die Komponenten flexibel, schnell und einfach in beliebige Clouds einbinden. Neben Block-I/O-Modulen und modularen I/O-Systemen werden diese Protokolle auch in den HMIs und SPSen von Turck verfügbar sein.

Die Cloud-Systeme der großen IT-Anbieter berücksichtigen bislang kaum die besonderen Anforderungen von Industrieproduktion und Automatisierung. Zwar lässt sich vieles konfigurieren und anpassen, aber das kann im Einzelnen unflexibel, langwierig, umständlich und letztlich auch teuer sein. Außerdem sind die Kommunikationswege zu den großen Anbietern oftmals nicht verschlüsselt. Hierauf antwortet Turck mit seiner auf Automatisierungsbedürfnisse zugeschnittenen Cloud-Lösung.

Stufe 4: Maßgeschneidert für Automation

Mit den Turck Cloud Solutions stellen die Mülheimer erstmals eine eigene Cloud-Lösung vor, die exakt auf die Anforderungen von Automatisierungs- und Industrie-Anwendungen zugeschnitten ist. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass Turck mit seinem Protokoll Kolibri, das auch Bestandteil des Technologie-Buyouts von Beck IPC ist, ausschließlich verschlüsselt zur Cloud kommuniziert. Die Kommunikation über MQTT zum Beispiel ist dazu im Unterschied oftmals nicht verschlüsselt und kann daher leichter mitgelesen werden, wenn jemand die Leitung anzapft.

Darüber hinaus ist Kolibri ein schlankes Protokoll, das auf gängiger Industrie-Hardware einfach integriert werden kann, ohne Performance-Engpässe auszulösen. Im Unterschied zu den Cloud-Diensten der IT-Anbieter werden in der Turck-Cloud automatisch Zusatzinformationen zu den jeweiligen Geräten angezeigt, da sie automatisch, also ohne zusätzlichen Konfigurationsaufwand, bereitgestellt werden. Das Konfigurieren weiterer relevanter Daten zur Übertragung in die Cloud kann bei Turck einfach mit dem Setzen eines Hakens am entsprechenden Gerät eingestellt werden. Die Funktion wird von allen Turck-Steuerungen auf Codesys-3-Basis unterstützt: Zunächst implementiert Turck die Cloud auf seiner IP67-Kompakt-Steuerung, der TBEN-L-PLC, später auch in den I/O-Modulen TBEN-S und TBEN-L sowie den HMIs der TX-Reihe.

Mit Turck Cloud Solutions hat der Nutzer aktuell vier verschiedene Möglichkeiten, seine Cloud einzurichten: Hierzu stehen dem Kunden für ihn passende Lösungen zur Verfügung, die entweder von Turck oder vom Anwender selbst gehostet werden können. Wahlweise bietet Turck auch speziell auf den Kunden zugeschnittene Lösungen.

Die bequemste Variante ist, die Cloud von Turck hosten zu lassen. Das Unternehmen arbeitet dazu mit großen Betreibern von Rechenzentren zusammen, die den nötigen 24/7-Support leisten und auch entsprechende Datensicherheit und System-Performance gewährleisten können. Der Kunde hat in diesem Fall den Vorteil, sich über die Infrastruktur und den Support keine Gedanken machen zu müssen. Das übernimmt Turck als Dienstleister für den Kunden und senkt so dessen zeit- und kostenintensiven Initial-Aufwand. Da Turcks Cloud-Lösung vornehmlich auf Servern in Deutschland gehostet wird, ist Datensicherheit gemäß deutschen und europäischen Datenschutzgesetzen garantiert. Auf Wunsch haben Kunden aber auch die Möglichkeit, einen Server-Standort ihrer Wahl zu nutzen, etwa in Asien oder in den USA.

Die von Turck gehostete Cloud kann der Kunde wiederum in zwei Ausprägungen nutzen: Einerseits als Cloud im Turck-Look – das ist insbesondere geeignet für kleinere OEMs und Endkunden, die den Cloud-Dienst selbst einsetzen möchten. Alternativ kann die Cloud auch im Corporate Design des Kunden gestaltet werden. Dieses Kunden-Portal ist zudem funktional an die Bedürfnisse des Kunden anpassbar. Das Kunden-Portal ist vor allem für OEMs interessant, die ihren Kunden eine Maschine mit Cloud-Option anbieten möchten, die als Produktbestandteil des OEMs erkennbar sein soll.

Bei der on-premises-Variante wird die Cloud direkt beim Kunden gehostet, sodass dieser die volle physische Kontrolle über alle Daten und Prozesse hat. Diese Lösung kann auf der Hardware des Kunden realisiert werden, sofern er über eine entsprechende Server-Landschaft und eine IT-Abteilung für den notwendigen Support verfügt. Die Installation erfolgt üblicherweise in IT-tauglicher Umgebung mit klimatisierten Server-Räumen und kann nicht im direkten Produktionsumfeld geschehen.

Vorteil dieser Lösung ist, dass der Kunde seine Privat-Cloud nicht zwingend mit dem Internet verbinden muss, sondern lokal eine Verbindung aus der Produktion mit seinen Servern herstellen kann. Für Kunden mit Sicherheitsbedenken kann diese Lösung ein Weg sein, von den Vorteilen der Cloud-basierten Intelligenz zu profitieren, ohne die Daten extern zu speichern.

Für Kunden, die eine on-premises-Lösung wollen, jedoch über kein eigenes Rechenzentrum verfügen, entwickelt Turck aktuell industrietaugliche on-premises-Server-Lösungen. Diese kommen ohne Lüfter oder bewegliche Datenträger aus und können daher als IP20-Variante direkt im Schaltschrank installiert werden oder zukünftig in einer IP67-Variante sogar direkt an der Maschine im Feld. Auch die on-premises-Cloud kann für den weltweiten Zugriff geöffnet werden, um sie beispielsweise den eigenen Kunden oder anderen Standorten im eigenen Unternehmen zu öffnen.

Stufe 5: Cloud-Anwendungen für Industrie

Turck wird die auf seiner Cloud-Plattform implementierten Anwendungen und Funktionen nach und nach ausbauen. Häufig benötigte Analytics-Funktionen wie etwa Langzeitauswertungen, Sensorverhalten oder Logbuchfunktionen können dann genutzt werden, ohne sie manuell konfigurieren zu müssen.

Im Rahmen der Weiterentwicklung der Funktionen werden auch selbstlernende Algorithmen eine Rolle spielen. Die Maschine lernt dann eigenständig, was richtig (normal) und was falsch (abweichend) ist. Diese Einschätzung wird mit der Dauer des Betriebs immer präziser. Registriert die Maschine dann beispielswiese einen erhöhten Temperaturwert an einem Sensor, weiß sie, ob dieser auf das Wetter oder auf die jahreszeitübliche Sonneneinstrahlung zurückzuführen ist oder aber andere Ursachen wie beispielsweise Verschleiß hat.
Wenn auch die Lösung des Problems von der Software dokumentiert wird, kann ein solches System eines Tages neben der Diagnose auch eine Fehlerbehebung vorschlagen oder den entsprechenden Techniker direkt über sein Smartphone informieren.

Bildergalerie

  • Smart Data, übersichtlich aufbereitet: Das Dashboard der Turck Cloud Services zeigt aktuelle Maschinendaten und -zustände auf einen Blick.

    Bild: Turck

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