Maschinenbetreiber wie Nestlé oder Unilever erwarten heutzutage eine 100-prozentige Verfügbarkeit ihrer Anlagen. Dies stellt Maschinenbauer wie Big Drum Engineering vor große Herausforderungen. Das Unternehmen mit Sitz im nordhessischen Edertal-Giflitz entwickelt, baut und installiert Abfüllmaschinen und Systeme für die Eiscreme- und sonstige Lebensmittelindustrie. Diese füllen cremige und flüssige Produkte in Behälter von 50 ml bis 5 l mit einem Ausstoß von bis zu 50.000 Stück pro Stunde.

Die Connectivity-Lösung mGuard ist so flexibel konfigurierbar, dass darüber sichere maschinen- und anwenderspezifische Dienstleistungen erbracht werden können.

© Big Drum Engineering

"Seit einigen Monaten allerdings verzeichnen wir eine deutlich erhöhte Nachfrage und eine viel stärkere Akzeptanz für den Teleservic", berichtet Andreas Itter. Und so werden mittlerweile sämtliche Anlagen mit speicherprogrammierbaren Steuerungen von Allen-Bradley standardmäßig mit einem Teleservice-Modul ausgestattet. Das sind inzwischen etwa 100 Systeme. Der Servicebereich bei Big Drum Engineering kann somit bei einer Störung sofort eingreifen. Für die sichere Online-Verbindung und den Teleservice nutzt der Maschinenbauer die Connectivity-Lösung mGuard von Innominate, einem Unternehmen der Phoenix-Contact-Gruppe.

Wie bereits erwähnt, setzen die Betreiber in Lebensmittelumfeld verstärkt auf eine bedarfsorientierte Instandhaltung. Weil einige Maschinenkomponenten einem stärkeren Verschleiß unterliegen als andere, besteht dadurch die Möglichkeit, diese genauer zu kontrollieren. Vor allem Servoantriebe gilt es in diesem Zusammenhang ständig zu überwachen. Sensoren registrieren hierzu unter anderem die Temperatur der Servomotoren.

Per Teleservice lassen sich die erhaltenen Daten laufend an den Maschinenbauer übermitteln. Werden vorgegebene Toleranzwerte überschritten, besteht die Möglichkeit, automatisch eine E-Mail mit einer Warnmeldung an das Serviceteam zu schicken. Eine steigende Temperatur des Servomotors ist für den Servicetechniker dann ein frühzeitiger Hinweis auf mögliche Probleme durch Verschleiß. Kurzum: Über die rechtzeitige Kontrolle des Motors lässt sich ein möglicher Ausfall verhindern und ein etwaiger Stillstand der ganzen Anlage vermeiden.

Weit mehr als nur Störungsbehebung

Andreas Itter, Big Drum Engineering: "Durch den Teleservice konnten wir die Entstörungszeiten um 70 % reduzieren."

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Bei Big Drum Engineering ist der Teleservice aber nicht nur eine unverzichtbare Technologie zur Störungsbehebung und vorbeugenden Instandhaltung; Schon während der Inbetriebnahme erweist sich die ständige Online-Verbindung der Anlagen als enorm vorteilhaft. Denn häufig kann deren komplette Funktionsfähigkeit unter realen Produktionsbedingungen erst beim Betreiber überprüft werden, beispielsweise weil die Software zur Anlagensteuerung mit kundenspezifischen Einstellungen von einer vorhandenen Anlage übernommen wurde. Über die Online-Verbindung können die Spezialisten des Herstellers dann die Inbetriebnahme aus der Ferne begleiten. In der nachfolgenden Gewährleistungsphase führen die Servicetechniker anhand der abgerufenen Maschinenlogs weitere Optimierungen durch und greifen bei Problemen sofort ein. Und in der anschließenden Servicephase dient der Teleservice neben der Fehlerbeseitigung schließlich zur laufenden Kontrolle der Maschinenparameter. So werden unter anderem die Einhaltung vorgegebener Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile oder maschinenspezifische Zykluszeiten auf diese Weise permanent überwacht.

Darüber hinaus erwarten die Anlagenbetreiber den Zugriff auf hinterlegte Zeichnungen und Ersatzteil-Listen direkt vom Steuerungspanel der Maschine. Weil es durch die Verwendung von Ersatzteilen von Fremdherstellern wiederholt zu Anlagenstörungen gekommen war, möchte Big Drum den Service hier weiter ausbauen. So sollen Ersatzteile künftig direkt über das Panel bestellbar sein. Das soll die Ersatzteilbeschaffung vereinfachen und beschleunigen sowie den Einsatz von Originalersatzteilen sicherstellen.

Sichere Verbindung per VPN

Experten des Maschinenbauers erhalten für die bedarfsorientierte Instandhaltung per Teleservice eine Vielzahl von auswertbaren Anlagenparametern.

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Für die Online-Überwachung kommen in den Maschinen von Big Drum heute breitbandige, sichere IP-/VPN-Verbindungen zum Einsatz, die gegenüber den früheren Modemverbindungen deutlich stabiler und zuverlässiger sind. Trotzdem räumt Andreas Itter ein, dass die IT-Abteilungen vieler Kunden anfangs eher ablehnend waren, als von außen in das Unternehmensnetz eingegriffen werden sollte. "Mit der nachweisbar sicheren Connectivity-Lösung hat sich die Akzeptanz jedoch deutlich verbessert", betont Itter und verweist in diesem Zusammenhang darauf, dass die in den mGuards enthalten Sicherheits-Features speziell für das Umfeld industrieller Anlagen entwickelt wurden. Das heißt: Eine Internetverbindung zum Maschinenbauer kommt erst dann zustande, wenn ein Mitarbeiter einen VPN-Schlüsselschalter (Remote Access Off/On) manuell auf 'On' stellt.

Für die Absicherung der IP-Datenverbindungen sind im Gerät mehrere Funk­tionen integriert. Dazu zählen ein VPN-fähiger Ethernet-Router und eine konfigurierbare Firewall mit dynamischem Paketfilter. Die Verbindung von den Servicetechnikern zum Anlagenbetreiber erfolgt über ein virtuelles privates Netzwerk (VPN). Der mGuard übernimmt dabei die Rolle des VPN-Gateways. Servicetechniker und Anlagennetzwerk werden so über das Internet zu einem gemeinsamen Netzwerk zusammengeschaltet. Durch Verwendung kryptografischer Protokolle wird dabei die Vertraulichkeit und Authentizität gewahrt. Zum Einsatz kommen eine hardwarebeschleunigte Verschlüsselung per 3DES (168 Bit) oder AES (128, 192, 256 Bit) und das IP-Security-Protokoll (IPsec).

Die integrierte, konfigurierbare 'Stateful Packet Inspection Firewall' schottet die Anlage von Big Drum vom Produktionsnetz des Betreibers ab beziehungsweise schützt gegen unberechtigte Zugriffe. Dafür untersucht der dynamische Paketfilter neue  Verbindungsversuche anhand von Adressen und Ports ihres Ursprungs und Ziels und blockiert unerwünschten Datenverkehr. Die Parameter einer zulässig initiierten Verbindung werden bis zu deren Beendigung in einer Connection-Tracking-Tabelle gehalten und alle weiteren zu ihr gehörigen (Antwort-)Pakete automatisch erkannt und akzeptiert.

"Durch den Datenzugriff können wir nicht nur schneller entstören, durch den Wegfall hoher Reisekosten sind wir für unsere Kunden auch deutlich kostengünstiger", fasst Andreas Itter die Vorteile des modernen Teleservice-Ansatzes zusammen. Und dank der Online-Unterstützung erhalten auch Maschinenbetreiber in Krisengebieten einen Support, wenn Servicemitarbeiter wegen der politischen Lage nicht vor Ort zur Verfügung stehen können.

Alternative zur Antiviren-Software

Das sogenannte mGuard CIFS Integrity Moni­toring ist ein optionales Modul der mGuard-Firmware und bietet eine industrietaugliche Alternative zu Antiviren-Software. Dieser Schutz kann ohne ständige Zuführung von aktuellen Virenpattern erkennen, ob ein Windows-basiertes System (Steuerung, Bedieneinheit, PC) von einer Schadsoftware befallen und manipuliert wurde. Es besteht aus den zwei Komponenten: der Integritätsprüfung und dem Antivirus-Scan-Connector, die gemeinsam oder auch einzeln nutzbar sind. Die Integritätsprüfung überwacht Windows-Netzlaufwerke daraufhin, ob sich insbesondere ausführbare Dateien (zum Beispiel *.exe, *.dll) im Vergleich zu einem Referenzstatus verändert haben. Der Antivirus-Scan-Con­nector ermöglicht einen externen Viren-Scan auf Laufwerke von Systemen 'hinter' dem mGuard, die sonst von außen nicht erreichbar sind (beispielsweise Industrie-PCs in Produktionszellen) und auch keine lokal installiere Antivirus-Software nutzen können.

Diese Lösung bietet damit einen verbesserten Schutz für die häufig zum Datenaustausch mit der Umgebung genutzten Dateifreigaben auf Basis der Protokollfamilie CIFS/SMB (Common Internet File System/Server Message Blocks). Diese sind ein gefürchtetes Einfallstor für Schadsoftware, welches beispielsweise auch Stuxnet und der Conficker-Wurm für ihre Verbreitung nutzten. Außerdem erkennt die Integritätsprüfung Schäden von 'Zero-Day-Exploits', also von Schadsoftware, die bereits am Tage des Bekanntwerdens einer neuen Schwachstelle in Umlauf kommt und für die es zu diesem Zeitpunkt noch gar keine Malware-Signaturen gibt.