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Industrierouter können die Produktion mit der firmeneigenen IT-Infrastruktur verbinden und somit einen festen Daten-Kurs vorgeben.

Bild: iStock, Magnilion

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Multi-Talente für die Produktion Router setzen neuen Kurs in der Smart Factory

03.11.2020

Zukünftig wird das eigene Unternehmen mit Kunden, Partnern und Lieferanten virtuell verwoben. Diese Verbindung findet allerdings nicht auf einzelnen Ebenen statt, sondern hinein bis in die Fertigung. Kundenaufträge werden über ERP-Systeme direkt an die Fertigungssteuerung und Maschinen zugewiesen. Hersteller und Dienstleister haben Zugriff auf die Betriebsdaten der Anlagen, um Services wie eine vorausschauende Wartung anbieten zu können.

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Industrierouter spielen in diesem Zusammenhang eine zentrale Rolle. Denn sie vernetzen Maschinen und Anlagen, können Zustände überwachen, Werte aus Steuerungen auslesen und zurückschreiben und Sensordaten erfassen. Dadurch ermöglichen sie den entscheidenden Schritt von der klassischen Fernwartung hin zu einer IIoT-Applikation.

Router als Bindeglied zwischen Maschine und IT-Systemen

Industrierouter können die Produktion mit der firmeneigenen IT-Infrastruktur verbinden. Ziel ist, dass Betriebs- und Produktionsdaten von Maschinen und Anlagen ohne Umwege und Medienbrüche in die IT-Systeme oder Aufträge direkt aus dem ERP in die Fertigung gelangen: Die Bestellung von Betriebsstoffen, die pünktliche Zulieferung der Fertigungsmaterialien oder die Information über den Produktionsstatus eines Produkts an die Auftragsverwaltung oder als Meldung in den Web-Shop – all diese Informationen können Maschinen erreichen und verlassen, wenn die Fertigung vernetzt ist.

Jedoch besteht häufig noch die Hürde, dass Maschinen eine andere Sprache sprechen als die IT. Industrieprotokolle wie Modbus, die verbreitete Siemens S7 oder auch OPC UA lassen sich nicht 1:1 durch IT-Systeme interpretieren. Auch hier unterstützen moderne Industrierouter, indem sie die Protokolle wandeln und damit als virtueller Dolmetscher agieren. So schaffen Industrierouter die wichtige Integration zweier bisher häufig getrennter Welten, der IT und der OT.

Router als Fernzugriffspunkt für Hersteller und Dienstleister

Neben der Anbindung einer Maschine an die firmeninterne IT ermöglicht ein Industrierouter auch den Zugriff von außerhalb einer Firmeninfrastruktur. Diesen können beispielsweise Hersteller oder Dienstleister nutzen, um sich bei Bedarf per Fernwartung aufzuschalten oder eine Zustandsüberwachung zu realisieren.

Der Fernzugang ist die Basis für viele neue Geschäftsmodelle wie eine vorausschauende Wartung oder auch ein „Pay-per-Use“-Modell. Für einen möglichst Admin-freundlichen Fernzugriff muss – besonders bei paralleler Integration in die internen Netze – ein hohes Maß an IT-Sicherheit gewährleistet werden, damit die Zugänge eindeutig voneinander getrennt sind und ein externer Zugang beispielsweise nur bei Erlaubnis etwa durch Schlüsselschalter aufgebaut wird.

Ebenso sollten die Zugänge nur verschlüsselt via VPN ermöglicht werden. Somit sind Industrierouter ein Zugriffspunkt von außen, der Herstellern von Maschinen und Dienstleistern neue Services und Geschäftsmodelle ermöglicht.

Computing macht Router zur Multi-Application-Plattform

Doch welche technische Lösung steckt hinter dem erweiterten Aufgabenspektrum der Industrierouter? Basis für die Erweiterung der Funktionalität ist die Integration einer Computing-Umgebung auf dem Router. Im Falle von Insys icom hat man sich hier bei den aktuellen Produktserien für die Linux-Container-Technologie LXC entschieden, die viele Vorteile gegenüber ihrer proprietären Weiterentwicklung „Docker“ aufweist: LXC benötigt weniger Ressourcen als Docker, der eher für das Verwalten großer Container-Installationen ausgerichtet ist.

Ebenso verwendet Docker teils sehr neue Funktionen des Linux-Kernels. Auf Embedded-Systemen ist dieser erfahrungsgemäß meist nicht auf dem neuesten Stand und kann auch nicht ohne größere Eingriffe in das Betriebssystem nachgezogen werden.

Apps schaffen zusätzliche Mehrwerte

Die LXC-Umgebung ist eine interessante Erweiterung des Routers. Dennoch wäre kein Notebook oder Smartphone heute so mächtig ohne Anwendungssoftware beziehungsweise Apps. So bietet Insys icom für seine Router ein umfangreiches Software-Paket zur Erfassung und Verarbeitung von Anwendungsdaten an. Hiermit lassen sich zum Beispiel Werte aus einer Siemens S5/S7, Modbus-, Codesys- oder OPC-UA-Geräten auslesen, auf dem Router mit Logik- oder Arithmetik-Operationen verarbeiten und anschließend individuell zum Beispiel per HTTPS oder MQTT an Drittsysteme weitergeben.

Generelle Funktionen wie Timer oder Merker ermöglichen zudem ereignisbezogene Aktionen. Auch ein Datenlogging ist mit dem Industrierouter möglich: Zum einen erfasst der Router die Daten vieler Steuerungen, Eingänge und Sensoren – mittels vorintegrierter Industrieprotokolle. Zum anderen zeichnet er diese periodisch oder ereignisbasiert in einer Datenbank auf. Zuletzt versendet er diese als CSV-Datei via E-Mail, FTP oder MQTT. Die Werte lassen sich dann entweder mit einem Standardprogramm, zum Beispiel Excel, auswerten, oder bei komplexeren Anforderungen in einer Cloud oder IoT-Plattform.

Warum sollte man Datenlogging in der Produktion nutzen? Kommt es in Produktionsbetrieben zu Sach- und Personenschäden, ist die Fehleranalyse anhand der Maschinendaten besonders wichtig. Darüber hinaus möchten Unternehmer über die in ihrem Betrieb eingesetzten Maschinen und deren Zustand informiert sein, auch im Hinblick auf Wartungsvorgaben und Garantiezeiten. Das macht die Erstellung von Reports und KPIs wie Anlagenverfügbarkeit oder Effizienz notwendig.

Mit innovativen Lösungen weitere Potentiale ausschöpfen

Die Vernetzung der Maschinen und Anlagen ist das Fundament, auf denen ein Digitalisierungsprozess basiert, aber das ist erst der Anfang. Es kommt vielmehr darauf an, welche Erkenntnisse aus den gesammelten Daten gewonnen werden und wie man diese gewinnbringend umsetzt.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind beinahe unbegrenzt und sie werden immer intelligenter und innovativer. Hier einige Beispiele:

  • Energie-Monitoring: Das Wissen um den Energieverbrauch von Maschinen und Anlagen stellt ein hohes Effizienz- und Einsparpotential dar. Ebenso kann man bei plötzlichen Abweichungen auf bevorstehende Probleme schließen.

  • Daten-Analyse: Anwender können die Muster der Daten direkt auf dem Router von Insys icom ablegen und diese künftig auch ohne aufwendige und kostenintensive Übermittlung der Betriebsdaten erkennen und Aktionen ableiten. So lassen sich Fehler und Optimierungspotentiale aufdecken.

  • Anomalieerkennung: Das Wissen darum, welche Netzwerkteilnehmer über welche Protokolle in welchem Umfang kommunizieren, ist für Systemadministratoren nicht nur in der IT, sondern auch mehr und mehr in der OT wichtig.

  • Virtuelle Steuerung: Virtuelle Steuerungen erlauben das verteilte Handling unterschiedlicher Geräte und Plattformen mit einer einheitlichen Umgebung. Eine Steuerungsumgebung liegt als Container auf den Routern von Insys icom und integriert somit diverse Geräte, um Schnittstellen wie RS232, LAN oder auch digitale Ein- und Ausgänge ansprechen zu können.

Fazit

Wie sich zeigt, wird der Name „Router“ den Möglichkeiten, die so genannte Geräte mittlerweile bieten, nicht mehr gerecht. Neben den bereits umsetzbaren, vielfältigen Funktionen sind künftig auch Einsatzgebiete im Umfeld von Machine Learning oder Künstlicher Intelligenz denkbar. Auf diesem Fundament kann eine ganze Welt mit entsprechenden IIoT-Lösungen gebaut werden.

Bildergalerie

  • Mit einer dedizierten Anwendungssoftware oder App können Notebooks oder Smartphones über den Router Produktionsmaschinen steuern.

    Bild: Insys

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