Die Digitalisierung industrieller Prozesse schreitet voran und stellt zunehmend Anforderungen an Datenverarbeitung und Sicherheit. Im Maschinenbau müssen große Datenmengen in Echtzeit verarbeitet werden, um Entscheidungen schnell treffen zu können. Klassische Cloud-Architekturen stoßen dabei an Grenzen. Gleichzeitig werden bisher isolierte industrielle Steuerungssysteme (IACS) vernetzt, wodurch die Systeme anfälliger für Cyberbedrohungen werden.

Fernwartung erfordert den Zugriff auf Maschinen und Daten über das Internet durch externe Benutzerinnen und Benutzer. Die Betriebstechnologie (OT) erreicht meist nicht das gleiche (Cyber-)Sicherheitsniveau wie die Informationstechnologie (IT). Dies führt zu zusätzlichem Aufwand für Maschinenbauer. Edge Computing bietet dafür einen Lösungsansatz: Daten werden direkt an der Maschine verarbeitet, wodurch kritische Informationen sofort analysiert und genutzt werden können. Für weiterführende Analysen, Software-Updates und Fernwartungsanwendungen werden nur ausgewählte Daten über eine sichere Verbindung in die Cloud übertragen.

‚Nerve‘ von TTTech Industrial ist eine modulare und skalierbare Edge-Computing-Plattform für industrielle Anwendungen. Sie ermöglicht eine sichere, flexible und herstellunabhängige Infrastruktur, um Maschinen zu vernetzen, Daten zu verarbeiten und Anwendungen lokal oder aus der Ferne bereitzustellen. Durch die IEC 62443-4-2-Zertifizierung erfüllt Nerve die Anforderungen an Cybersecurity und Datenschutz.

Hoerbiger Wien setzt Nerve für die Fernwartungslösung ‚Vistra Predict‘ ein. Die Lösung unterstützt die Planung von Wartungsarbeiten, Serviceeinsätzen sowie Ersatzteilbestellungen und wurde um Funktionen zur automatisierten Anomalieerkennung und Lebensdauerprognose für Kolbenkompressor-Komponenten erweitert, wodurch vorausschauende Wartung möglich wird. Physikbasierte Modelle, maschinelles Lernen und die Visualisierung von Daten ermöglichen es, Bedienern und Bedienerinnen bekannte und neue Fehlerbilder frühzeitig zu erkennen und gezielt zu reagieren. Erfahrene Instandhaltungsingenieure können zudem tiefergehende Analysen durchführen. Rohdaten und deren Interpretation können bei Bedarf detailliert eingesehen werden, um Ursachenforschung zu betreiben oder Wartungsstrategien zu optimieren.

Nerve als Edge-Basis für Vistra Predict

Sensorik und das Datenakquisitionssystem ‚Vistra Predict DC‘ erfassen kontinuierlich Betriebsdaten direkt an der Maschine. Diese werden lokal in von Hoerbiger bereitgestellten Docker-Containern auf Nerve vorverarbeitet und über eine gesicherte Verbindung in die Cloud übertragen, wo weitere Analysen erfolgen. Ergebnisse wie die Empfehlung zum Austausch eines fehlerhaften Bauteils werden über ein benutzerfreundliches Frontend bereitgestellt.

Ein Beispiel: In einem Pilotprojekt in Indien identifizierte Vistra Predict nach Inbetriebnahme ein undichtes Auslassventil an einem Hochdruckkompressor. Die frühzeitige Erkennung ermöglichte eine geplante Wartung ohne Produktionsausfall.

Hoerbiger integriert die Hardware bereits bei der Maschinenmontage, die Applikationen können später aus der Ferne über Nerve ausgerollt werden. ‚Vistra Predict DC besteht aus vordefinierten Schaltschränken, die als COTS-Komponenten (Components Off The Shelf) bestellt werden können. Die Menge und Art der Schaltschränke hängt von Größe und Typ der Kompressoren ab. Eine Codesys-Anwendung erfasst die Daten über EtherCAT von Oversampling-Klemmen (bis zu 50 kHz). Ein Broker verteilt die Daten anschließend zur weiteren Verarbeitung, Visualisierung, Speicherung oder den Transfer in die Cloud.

Bild 2: Illustration der Lösung von Hoerbiger mit ‚Vistra Predict‘ und ‚Nerve‘. © TTTech Industrial

Die Cloud spielt eine zentrale Rolle bei maschinen- und standortübergreifender Datenanalyse und Kenntnisgewinnung für vorausschauende Wartung. Die Edge-Computing-Architektur ermöglicht die Aufteilung der komplexen Datenanalyse zwischen Edge und Cloud, wodurch Cloud-Ressourcen effizient genutzt werden.

Die Inbetriebnahme der Nerve-Edge erfolgt über Plug&Play und erfordert lediglich eine Stromversorgung. Die Plattform bestehend aus Edge und dem Management System in der Cloud ist skalierbar und unterstützt sowohl einzelne Maschinen als auch größere Produktionsnetzwerke.

Plattform mit integrierten Cybersecurity-Funktionen

Fernwartung ist ein zentraler Bestandteil moderner Maschinenservicelösungen, doch erwarten Endkunden und Endkundinnen vermehrt einen Cybersecurity-Nachweis. Nicht zuletzt wird der Druck mit den neuen Normen und Richtlinien wie NIS2 und dem Cyberresilienzgesetz (CRA) größer.

Der Autor: Marián Hönsch ist Director Product Management Industrial IoT, TTTech Industrial. © TTTech Industrial

Ein entscheidender Faktor bei der Auswahl von Nerve war für Hoerbiger die Einhaltung von Cybersecurity-Standards und die IEC 62443-4-2. Nerve stellt sichere Remote-Verbindungen über verschlüsselte Tunnel zu Maschinen und SPS-Systemen bereit, ohne VPN. Zugriffsrechte werden über rollenbasierte Kontrolle (RBAC) geregelt. Software- und Sicherheitsupdates können sicher über ein zentrales Management-System verteilt werden, für einzelne Anwendungen oder das gesamte Betriebssystem. Für Anwendungen mit besonderen Anforderungen an die Datensicherheit, etwa wenn Informationen das Firmengelände nicht verlassen dürfen, bietet Nerve einen Offline-Betriebsmodus. Integrität und Authentizität aller Komponenten werden durch Mechanismen wie Secure Boot, Diskverschlüsselung und regelmäßige Prüfungen der Applikationen und Konfigurationen auf Echtheit gewährleistet. Im Produktionsmodus erfährt die Plattform eine zusätzliche Härtung (Cybersecurity-Hardening), indem jeder Betriebszustand der Edge überwacht wird, sodass eine robuste und vertrauenswürdige Umgebung für industrielle Anwendungen entsteht.

Digitalisierung im Maschinenbau

Eine sichere Infrastruktur ist Voraussetzung für datenbasierte Services. Die Kombination aus Vistra Predict und Nerve ermöglicht die Verarbeitung von Betriebsdaten direkt an der Maschine und die Analyse über die Cloud. Hoerbiger konzentriert sich auf seine Kernkompetenzen in der Maschinenentwicklung, während TTTech Industrial die technische Basis für Fernwartung und Applikationsbereitstellung liefert.

TTTech Industrial auf der SPS 2025: Halle 5 Stand 230