Welche technischen Herausforderungen entstehen bei der Integration offener Ökosysteme in bestehende industrielle Umgebungen, sprich Brownfield-Applikationen, und wie können diese bewältigt werden?

Julien Rausch: In Brownfieldanlagen finden wir häufig geschlossene Systeme mit proprietären Schnittstellen vor.  Als Kommunikationstool zu offenen, aber auch proprietären Schnittstellen unterschiedlicher Steuerungshersteller ist Procon-Connect ein Schlüsselelement, das Ökosysteme überbrückt und verbindet – ohne zusätzlichen Programmieraufwand, einfaches Parametrieren genügt. In Kombination mit dem u-OS Data Hub ist noch weit mehr möglich: Im Data Hub können Kunden und Integratoren ihre IT- und OT-Anwendungen einfach einbinden, um Daten ihrer und den Weidmüller-Anwendungen einfach auszutauschen. 

Eine Herausforderung auf einer anderen Ebene begegnet uns beim Thema Platz und Schutzart. Platz im Schaltschrank einer Brownfieldanlage ist in der Regel ein sehr rares Gut. Oft gilt auch die Devise „never change a running system“ und man möchte am bestehenden System keine großen Änderungen vornehmen. Da ist es einfacher, Komponenten direkt dort einzubauen, wo sie gebraucht werden. IP67-geeignete Komponenten sind jedoch oft deutlich teurer als ihr IP20 Pendant und die Vielfalt geringer. Eine kostengünstige Alternative sind unsere FieldPower Gehäuse, mit denen auch IP20-Geräte im Feld installiert werden können. 

Brownfieldanlagen sind oft noch in einer Zeit gebaut worden, in der digitale Kommunikationsstandards oder drahtlose Netzwerke noch nicht verfügbar oder weit verbreitet waren. Das bedeutet, dass die notwendige Verkabelung beispielsweise, um Sensoren oder IoT-Geräte anzuschließen, fehlt. Hier lösen kabellose Sensoren (wie u-sense vibration), die über Batterie mit Strom versorgt werden und die Daten kabellos übertragen können, das Problem.

Eine weitere Herausforderung ist, dass Produktionsanlagen und Maschinen typischerweise durch strikte Firewalls geschützt sind und die Öffnung neuer Ports aus Sicherheitsgründen untersagt wird. Der lesende Zugriff auf Daten, zum Beispiel mit dem Ziel des Condition Monitorings, erfordert jedoch genau die Kommunikation von der Anlage in externe Systeme. Dieses kann beispielsweise durch die Installation zusätzlicher Geräte wie z.B. Gateways erfolgen, welche per Mobilfunk an die externen Systeme angebunden werden. Das Stichwort hier ist Bypassing.

Was sind die wichtigsten Vorteile der Nutzung containerbasierter Architekturen (wie Docker) in Automatisierungsprojekten und welche Hardwareanforderungen bestehen hierfür?

Martin Flöer, Programm Manager bei Weidmüller © Weidmüller

Martin Flöer: Die Vorteile von Containern sind vielfältig. Sie können auf Geräten von verschiedenen Herstellern integriert werden, da sie eigenständig funktionieren und nicht von weiterer Software abhängig sind. Dadurch lassen sich auch bestehende Programme in neue Architekturen übertragen. Auch Aktualisierungen können unabhängig von anderen Softwarekomponenten durchgeführt werden. Sicherheitsupdates und Fehlerbehebungen patchen Anwender so leicht nach. Wenn wir schon beim Patchen sind; da ein Container eine isolierte Umgebung bietet, hat ein Update keine Auswirkungen auf den Rest der Anwendung.

Im Hinblick auf die neuen gesetzlichen Richtlinien wie NIS2 haben Container weitere Vorteile: Security-Tools der IT können Anwender durch Nutzung von OT-Geräten mit Container Umgebungen so auch in der OT einsetzen.

Da CPU-Systeme der OT immer leistungsfähiger werden und nahezu standardisiert sind, ist der Einsatz von containerisierten Lösungen absolut möglich. Wir bieten hier hinsichtlich der Leistungsfähigkeit ein skalierbares Portfolio. Geräteklassen wie Edge-Devices, PLCs, Router und Switches konvergieren zunehmend, sodass man zukünftig Container an vielen Stellen flexibel einsetzen kann. Ein wichtiger Faktor für die Nutzung von Containern ist das Betriebssystem Linux. Das liegt unter anderem unserem Betriebssystem u-OS zugrunde, daher bietet es eine hervorragende Umgebung, um Container auszuführen und zu betreiben.

Es gilt dabei stets zu beachten, dass Unternehmen im Bereich der IT-Security sicherstellen, dass nur zugelassene Software auf den Geräten läuft. Entsprechend muss ein Unternehmen seine Produktion durch ein IT-Securitykonzept absichern, da sonst Schadcode leicht deployt werden kann.

Wie verbessert die Einführung webbasierter Technologien wie ‚Procon-Web‘ den Betrieb und die Wartung von Anlagen, insbesondere im Hinblick auf Remote-Diagnosen und -Services?

Julien Rausch: Die Vorteile kommen auf mehreren Ebenen zum Tragen. Mit webbasierten Technologien in Verbindung mit VPN können Techniker und Betreiber aus der Ferne auf das System zugreifen. Dadurch können Anwender in Echtzeit beispielsweise auf Steuerungen, Maschinen- oder Prozessdaten zugreifen und eine Problemerkennung (gegebenenfalls sogar eine Behebung) remote erfolgen lassen. Und zwar ohne, dass eine zusätzliche Softwareinstallation notwendig ist. Das reduziert Stillstandszeiten und erhöht die Effizienz der Anlage.

Webbasierte Technologien sind plattformunabhängig. Der Zugriff auf die Systeme ist somit mit verschiedenen Endgeräten möglich, zum Beispiel mit Tablets, Smartphones oder Panels, solange diese über einen HTML5-kompatiblen Browser verfügen.

Dank webbasierter Lösungen können Benutzeroberflächen intuitiver gestaltet werden, sodass auch weniger geschultes Personal Wartungs- und Diagnoseaufgaben durchführen kann. Gängige Bedienkonzepte aus dem Consumerbereich wie Gestensteuerung und Touchbedienung machen die Systeme leichter zugänglich. Das reduziert den Schulungsaufwand und ermöglicht eine effizientere Bedienung der Anlagen. Anwender können die Benutzeroberfläche webbasierter Systeme, wie Procon-Web oder unser Betriebssystem u-OS personalisieren, basierend auf dessen Rolle, des Geräts und der Aufgabe.

Das bedeutet, dass zum Beispiel ein Wartungstechniker eine andere Ansicht oder spezifische Informationen erhält als ein Bediener oder ein Manager. Dies vereinfacht die Aufgabenbearbeitung und sorgt für eine effizientere und zielgerichtete Nutzung der Systeme.

Bei Weidmüller bieten wir durchgängig die Möglichkeit, Web-Schnittstellen zu nutzen. Das beginnt für Kunden bei der HMI, erstellt mit Procon-Web, über die Administration unserer Software-Produkte bis in das Betriebssystem u-OS.

Können Sie ein Beispiel für eine erfolgreiche Umsetzung nennen?

Martin Flöer: Ein erfolgreiches Beispiel, wie eine bestehende Automatisierung im Brownfield mit Industrial IoT-Funktionalitäten ergänzt wurde, zeigt das Projekt mit der Privatbrauerei Strate aus Detmold. Hier zeigen wir, wie die Erfassung, Vorverarbeitung, Kommunikation sowie die Analyse von Daten ineinandergreifen können. Die bestehende Automatisierungsinfrastruktur wurde komplett unberührt gelassen und ein Parallelstrang aufgesetzt.

Dies ist ein anschauliches Beispiel für das oben erwähnte Bypassing. Ein Edge Device mit unserem offenen Betriebssystem u-OS sammelt mittels Procon-Connect die Daten der Anlage. Darüber hinaus werden zusätzliche Daten über I/O-Module direkt von den Sensoren gesammelt. Bei den Sensoren geht es zum einen um bereits vorhandene Sensorik wie auch um von uns ergänzte Sensoren wie u-sense. Akquirierte Daten umfassen beispielsweise Temperaturen, Füllhöhen oder Druckzustände. Diese können weiter vorverarbeitet oder über MQTT anderen Systemen zur Verfügung gestellt werden. Für einen größtmöglichen Mehrwert visualisieren wir diese Daten lokal in Procon-Web in einer anschaulichen Benutzeroberfläche, remote ist eine Übersicht der Daten in easyConnect verfügbar. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Brauerei erhalten so eine stets aktuelle Übersicht aller Daten, die für ihre Arbeit wichtig sind. Das optimiert tägliche Abläufe, spart Zeit, senkt die Betriebskosten, verringert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern – und erhöht so die Wirtschaftlichkeit des gesamten Unternehmens.