gesponsertAutomation ohne Grenzen So sieht die Automatisierungsarchitektur der nächsten Generation aus

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Emerson Process Management GmbH & Co.OHG

Freie und sichere Datenbewegungen vom intelligenten Feld zur Industrial Edge und in die Cloud? Ach, das könnte schön sein! Könnte? Es kann! Lesen Sie, wie Sie Ihre Anlagenleistung optimieren und warum die Beseitigung von Datensilos dabei entscheidend ist. Boundless Automation lautet das Zauberwort.

Die Prozessanlagen von heute erzeugen mehr OT-Daten (Operational Technology) als jemals zuvor. Der wahre Wert dieser Daten zeigt sich aber erst, wenn sie abgerufen, analysiert und in aussagekräftige Informationen umgewandelt werden können, die zu weitreichenden betrieblichen Verbesserungen führen. Viele veraltete Anlagen können diese Vorteile immer noch nicht nutzen, da sie mit hierarchischen Automatisierungsarchitekturen versehen sind, die OT-Daten von Hardware- und Software-Systemen trennen. Die Daten sind isoliert, da die separaten Automatisierungsebenen – einschließlich Sensoren und Software, Cloud-basierten Anwendungen und künstlicher Intelligenz (KI) – den Zugriff der jeweils nächsten Ebene darauf verhindern.

Die Herausforderung besteht darin, einen Weg zu finden, diese Datensilos aufzubrechen und zu beseitigen, damit die Informationen nicht separiert werden müssen, um zur Verbesserung der operativen Leistung genutzt werden zu können. Manche Unternehmen haben zu ­diesem Zweck versucht, ihre Daten in einen gemeinsamen Cloud-Speicher zu verlagern. Anstatt jedoch einen praktikablen „Data Lake“ zu schaffen, der eine bessere ­Verarbeitung ermöglicht, können die Daten oftmals noch immer nicht aus den verschiedenen Systemen in einen gemeinsamen, einheitlichen Kontext transferiert ­werden, der für eine ganzheitliche Analyse erforderlich ist.

Es gibt mehrere Gründe, warum dies Probleme bereiten kann. Bei älteren Systemen liegen Daten ggf. in einem veralteten Format vor, das schwierig zu nutzen ist. Diese Systeme sind mitunter nicht internetfähig, so dass Ingenieure oftmals komplexe und fragile Architekturen entwickeln müssen, um die Daten zu extrahieren und sie für andere Systeme verfügbar zu machen. Diese Systeme können zwar auf die Daten zugreifen, der Kontext geht jedoch oft verloren, was eine effektive Nutzung erschwert.

Die nächste Generation von Automatisierungsarchitekturen, die den freien Fluss und die Demokratisierung der Daten im gesamten Unternehmen vereinfacht, wird zur Lösung dieser Herausforderung beitragen. Diese Architekturen sind Software-definiert, datenzentriert und App-fähig, so dass Daten von Geräten und Edge-basierten Leitsystemen gesammelt und anschließend für Analysen, Trends und Vorhersagen an ein Cloud-basiertes Unternehmen sicher übermittelt werden können. Einiges davon gibt es bereits – aber nur, wenn ein komplettes Ökosystem aus nahtlos integrierter Automatisierung geschaffen werden kann, maximieren sich diese Vorteile.

IT/OT-Konvergenz

Diese Architekturen ermöglichen eine enge Zusammenarbeit zwischen IT (Information Technology) und OT. Viele Jahre lang haben Sicherheitsbedenken die Unternehmen dazu veranlasst, ihre OT-Daten vom Internet getrennt zu halten. Viele Unternehmen haben jedoch inzwischen erkannt, dass die Anbindung von OT-Systemen an das Internet zusammen mit der Cloud-Konnektivität notwendig ist, um unternehmensweit Leistungsvorteile zu erzielen. Dieser neue Fokus auf die Konnektivität hat den Blick auf IT/OT-Konvergenz und die damit verbundenen Technologien, einschließlich Prozessleitsysteme (DCS), verstärkt.

Bei herkömmlichen Architekturen von Prozessleitsystemen können wertvolle, kontextbezogene Daten in den verschiedenen Steuerungsebenen eingeschlossen sein und komplexe Technologien erfordern, um diese Daten sicher und effizient bereitzustellen. Die moderne Prozessleitsystem-Software meistert diese Herausforderung mit mehr Möglichkeiten zur Leistungssteigerung an der Edge. Viele Unternehmen verbinden ihr Prozessleitsystem nun über sichere OT-Edge-Technologien mit der Cloud, um Echtzeitdaten in einen zentralen Speicher zu übertragen.

Boundless Automation

Bei Emerson heißt die Vision für eine Automatisierungsarchitektur der nächsten Generation Boundless Automation. Diese Architektur verknüpft drei voneinander abhängige Computing-Bereiche – das intelligente Feld, die Edge und die Cloud. Der nahtlose und sichere Datenfluss vom intelligenten Feld zur Edge und in die Cloud ermöglicht es Unternehmen, ihre Geschäftsleistung zu optimieren und ihre Ziele in Bezug auf Produktion, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit zu erreichen.

In veralteten, hierarchischen Automatisierungsarchitekturen werden Daten in separaten, unabhängigen Systemen erzeugt und durchlaufen viele Netzwerkebenen, um in die Cloud zu gelangen. Der Ansatz der Boundless Automation bietet jedoch eine einfachere und einheitliche Architektur, bei der alle Daten von Anfang an in einem gemeinsamen, vordefinierten Kontext geteilt werden. Dies können Echtzeit-, historische, Zuverlässigkeits-, Konfigurations- und Produktionsdaten sein, die Experten bzw. mit KI erstellten Modellen über die gesamte Architektur zur Verfügung stehen.

Das intelligente Feld

Die Rolle des intelligenten Felds bei der Boundless Automation besteht darin, Datensätze fortschrittlicher Sensoren und Geräte zu erschließen und diese Informationen unternehmensweit für Mensch und KI zu demokratisieren. Ein wichtiger Teil der Automatisierungsarchitekturen der nächsten Generation ist die verbesserte Konnektivität, die eine weitreichende Einführung intelligenter Feldgeräte ermöglicht. WirelessHART und Ethernet-APL-Kommunikationslösungen (die Protokolle wie PROFINET, Ethernet/IP, OPC-UA und HART-IP unterstützen) wie auch Funknetze wie 5G sind für die Bereitstellung dieser Konnektivität entscheidend.

Immer mehr Anwendungen können nun in Echtzeit überwacht werden, was zur Beseitigung von „blinden Flecken“ beiträgt, bei denen Unternehmen bisher nicht so genau wussten, was in ihrem Betrieb vor sich geht. Beispiele für neue Sensoranwendungen sind Lösungen, die die Sicherheit erhöhen, indem sie das Austreten giftiger Gase erkennen, bevor diese Schaden anrichten, Wireless-Adapter, die die Betriebsleistung verbessern, indem sie auf wertvolle Diagnoseinformationen zugreifen, die in kabelgebundenen Instrumenten stecken, und Wireless-Systeme für die Korrosionserkennung, die in rauen Umgebungen kontinuierlich den Metallverlust von Rohrleitungen überwachen und so zu einem sichereren Betrieb beitragen.

Die Industrial Edge

Der Begriff „Edge“ wurde von der IT-Branche verwendet, um die Peripherie eines Datenverarbeitungsnetzwerks und die Strategie zu beschreiben, die Rechenleistung weiter in diese Peripherie zu verlagern. Inzwischen ist eine neue OT-Definition entstanden, bei der die Edge als neues Modell für die Bereitstellung von Software-Workload und Konnektivität betrachtet wird. Die OT-spezifische Edge ist das Rückgrat neuer Automatisierungsarchitekturen, die auf der aktuellen OT-Infrastruktur aufbauen und Cloud-Technologien nutzen. Mit neuen Technologien, die einen sicheren, freien Datenzugriff ermöglichen, wird die Rechenleistung auf alle Unternehmensebenen – sowohl innerhalb als auch außerhalb – ausgedehnt, zugleich wird die Verwaltung der kontinuierlich zunehmenden Technologiedichte vereinfacht.

Unternehmen, die Daten in offenen, aber sicheren Software-Umgebungen besser nutzen wollen, werden sich auf moderne Edge-Technologien verlassen, die den Datenzugang über verschiedene Funktionen hinweg erleichtern und die Bereitstellung und Verwaltung der Software vereinfachen. Verteilte Standarddatenmodelle und Datenintegrationstools wie Inmation von AspenTech ermöglichen einen einheitlicheren Zugriff auf Daten durch mehr Anwendungen, einschließlich Cloud-Analysen. Eine einheitliche Datenstruktur, die an der OT-Edge eingesetzt wird, hilft dabei, das intelligente Feld mit der Cloud zu verbinden und den richtigen Personen kontextbezogene Daten bereitzustellen.

Die Cloud

Leistungsstarke Computing-Lösungen auf Cloud-Basis können große Datenmengen in Echtzeit verwalten und analysieren und so den Betrieb von Unternehmen transformieren. Dies hat dazu geführt, dass die Cloud zu einem integralen Echtzeit-Bestandteil von Workflow-Strategien geworden ist – vom Projektmanagement im großen Stil bis hin zu den täglichen Produktionsabläufen auf Unternehmensebene. Ein gutes Beispiel dafür, wie dies in der Praxis funktioniert, ist die Ermittlung von Gerätezuverlässigkeitstrends. AMS Machine Works von Emerson, die Cloud-basierte Zustandsüberwachungssoftware, liefert Einblicke in den Zustand kritischer Anlagen. Somit ist es Zuverlässigkeitsexperten möglich, Störungen schnell zu erkennen und zu beseitigen, bevor diese zu ungeplanten Ausfällen führen und Auswirkungen auf die Anlagenverfügbarkeit und -wirtschaftlichkeit haben.

Cloud-gehostete Engineering- und Projektmanagement-Plattformen bieten ebenfalls erhebliche Vorteile, da Projektmitarbeiter damit an verschiedenen Standorten in einem integrierten Team problemlos zusammenarbeiten können. Die Remote Virtual Office Plattform von Emerson ermöglicht es beispielsweise allen Beteiligten, während des gesamten Projektzeitraums auf Dateien zuzugreifen, wodurch Zeitaufwand und Kosten reduziert werden.

Sicherheit

Die hohe Konnektivität und offene Netzwerkstruktur, die für die Datenübertragung aus dem intelligenten Feld zur Edge und in die Cloud erforderlich sind, schaffen neue Sicherheitsanforderungen, um Risiken zu verringern und Schwachstellen vorzubeugen. Wir stellen uns vor, dass Zero-Trust-Grundsätze von der OT übernommen werden, um die Cybersicherheit zu verbessern. Der Zero-Trust-Ansatz geht davon aus, dass das Netzwerk angegriffen wurde oder wird. Daher müssen Anwendungen und Benutzer sich gegenseitig authentifizieren und autorisieren.

Fazit: Der freie und sichere Fluss kontextbezogener Daten vom intelligenten Feld zur Industrial Edge und in die Cloud liefert Unternehmen wertvolle und aussagekräftige Einblicke, mit denen sie ihre Ziele bezüglich Produktion, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit erreichen und ihre Geschäftsleistung verbessern können.

Tipp: Emerson ist Sponsor der NAMUR-Hauptsitzung 2024 am 21./22. November in Neuss. Teilnehmer können dort die Vision von Boundless Automation live erleben.

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