Erschienen am: 16.07.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 7 2018

Industrielle Kommunikation:

Rückgrat für digitalisierte Prozesse

Digitale Unternehmen leben davon, Informationen ganzer Produktionen jederzeit, überall und standortübergreifend verfügbar zu haben. Um die Prozesse schnell zum Laufen zu bringen, am Laufen zu halten und kontinuierlich verbessern zu können. Dazu braucht es zuverlässige und leistungsfähige industrielle Kommunikationsnetzwerke mit entsprechender Konzeption und Planung, wie der folgende dritte und letzte Teil der Artikelserie zeigt.


Artikelserie: Lösungsangebot für einen digitalisierten Workflow

SPS-MAGAZIN 5/2018: Digitalisierung konkret umsetzen

mit effizientem Engineering

SPS-MAGAZIN 6/2018: Digitale Lösungsangebote für

transparente, effiziente und (cyber-)sichere Produktion

SPS-MAGAZIN 7/2018: Industrielle Kommunikation:

Performantes Rückgrat digitalisierter Prozesse

Bild: Siemens AG

Sind die Produktionsprozesse erst einmal weitgehend automatisiert und rationalisiert, haben es sowohl Maschinen- und Anlagenbauer als auch deren Kunden nicht mehr ganz so leicht, sich von ihren Marktbegleitern entscheidend abzuheben. Hersteller wie Anwender müssen dann neue Wege finden, wieder kosteneffizienter, schneller und/oder flexibler zu agieren als andere. Um immer individuellere Kundenwünsche bei steigenden Qualitätsansprüchen erfüllen und dabei idealerweise auch Ressourcen und Umwelt schonen zu können. Von den Märkten getrieben, gehen mehr und mehr Unternehmen dazu über, ihre Wertschöpfungskette durchgängig zu integrieren und zu digitalisieren, dabei die Schlüsselrollen weiter zu vernetzen. Was in Zeiten zunehmender Cyberattacken einen zuverlässigen Schutz vor unerlaubten Zugriffen voraussetzt. Kurz: die Anforderungen steigen in jeder Hinsicht. Damit sich die Unternehmen weiter oder wieder auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können, hat Siemen seinen ganzheitlichen Ansatz für die Digitalisierung entwickelt. Zugeschnitten auf die spezifischen Belange von Maschinenherstellern und -anwendern, deckt er alle Schritte der jeweiligen Wertschöpfungskette ab. Beginnend beim Produkt- beziehungsweise Produktionsdesign über das Engineering und die Inbetriebnahme bis hin zum Betrieb und zur Wartung. Siemens unterstützt die Digitalisierung ganz konkret mit einem umfassenden Portfolio aufeinander abgestimmter Hard- und Software, zusammengefasst in der Digital Enterprise Suite (siehe auch SPS-MAGAZIN 5/2018 und 6/2018).

Produktionsdaten auf allen Ebenen

Die offene Plattform setzt selbst auf weltweit und branchenübergreifend genutzte Standards - insbesondere im Bereich der industriellen Kommunikation, die für jede Digitalisierungslösung unabdingbar ist. Nur mit horizontal und vertikal durchgängiger Vernetzung können die diversen Komponenten einer Maschine oder ganzer Fertigungslinien performant und zuverlässig untereinander kommunizieren und Daten in alle Richtungen austauschen. Was die Voraussetzung dafür ist, letztlich auf allen Unternehmensebenen darauf zugreifen zu können. Bestandteile eines industriellen Kommunikationsnetzes können neben den für den Industrieeinsatz ausgelegten Netzkomponenten aus dem Scalance-Portfolio im Bedarfsfall besonders gehärtete Controller, oder weitere Komponenten aus den Produktfamilien Simatic, Sinumerik und Simotion von Siemens sein. Eingebettet in wirkungsvolle IT-Security-Konzepte lässt sich damit dauerhaft zuverlässige, effiziente und sichere Kommunikation gewährleisten. Das Siemens Angebot von Totally Integrated Automation steht auch für eine durchgängige Kommunikation im Produktionsumfeld, von Maschine zu Maschine sowie zu überlagerten Scada- oder MES-/MOM-Systemen.

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OPC UA und TSN

Mit der offenen Standardschnittstelle OPC UA unterstützen immer mehr Automatisierungsgeräte auch den sicheren vertikalen Datenaustausch zwischen Produktion und Unternehmens-IT und darüber hinaus. Auch hinein in cloudbasierte Systeme wie Mindsphere von Siemens. Wobei OPC UA mit einer semantischen Beschreibung der Daten die Interoperabilität verschiedener Systeme und Hersteller ermöglicht. Während OPC UA seine Stärken auf der Steuerungs- und Bedienerebene ausspielen kann, erfüllt Profinet vor allem die Anforderungen auf der Feldebene. Die Kombination beider Standards kann eine sichere und nahtlose vertikale Kommunikation im gesamten Automations- und IT-Umfeld ermöglichen. Um aus industriellen Automatisierungsnetzen möglichst viel für die ständig steigenden Anforderungen herauszuholen, setzt Siemens auch auf Time-Sensitive Networking (TSN) - eine Reihe von Ethernet-basierten Standards für reservierte Bandbreiten, Quality-of-Service-Mechanismen, eine geringe Übertragungslatenz und gleichzeitige Übertragung mehrerer Protokolle, die auch echtzeitfähig sein können. Anwender sind damit gut vorbereitet für die Digitalisierung, die mit weiter steigenden Datenmengen auch in puncto Kommunikation noch höhere Ansprüche stellen wird. Sie schaffen passende Voraussetzungen, um Daten aus der Produktions- und Prozessebene auf allen Unternehmensebenen zur Verfügung zu stellen, und sichern damit die Produktqualität und Produktionsprozesse. Konfiguriert und projektiert werden sowohl die Geräte als auch die Kommunikation in der Engineering-Umgebung TIA Portal. So lassen sich auch komplexere Produktionen mit wenig Einarbeitung und Aufwand vernetzen. Darüber hinaus ist performante industrielle Kommunikation auch die Grundlage für einen gesicherten und verlässlichen Fernzugriff auf Maschinen und Anlagen im Servicefall.

Richtige Software an Bord

Eine digitalisierte, aufwandsarme und flexible Form des Fernzugriffs auf die Automatisierung von Maschinen und Anlagen ist der Weg über eine virtuelle Umgebung oder eine private Cloud im Unternehmensnetzwerk - das cloudbasierte Engineering. Statt unterschiedliche Versionen der Engineering-Software TIA Portal auf jedem Arbeitsplatzrechner oder Programmiergerät zu installieren, werden dabei alle im Unternehmen genutzten Versionen und Lizenzen auf einem zentralen Server verwaltet und ein sicherer Zugriff darauf eingerichtet. Dazu muss auf beiden Seiten das Softwaretool TIA Portal Cloud Connector installiert und gestartet werden, das die S7-Kommunikation zwischen den virtuellen Instanzen der Engineering-Software auf dem Server und den Schnittstellen des Arbeitsplatzrechners oder Programmiergeräts tunnelt. Der Anwender kann sich via Remote Desktop mit dem zentralen Server verbinden und auf die lokale angeschlossene SPS- oder HMI-Hardware direkt online zugreifen, abgesichert und über Netzwerkgrenzen hinweg. So ist auch eine strikte Trennung von Büro- und Produktionsnetzwerken einfach umsetzbar. Von Vorteil dabei ist: Die zentrale Verwaltung und Pflege verschiedener TIA-Portal-Versionen auf nur einem System ist effizienter und kostengünstiger. Das erspart die lokale Installation auf dem oder den Arbeitsplatzrechnern, was inkonsistente Kopien und Bibliotheken ausschließt und geringere Anforderungen an die Hardware stellt. Auch Entwicklungszeit sparendes, paralleles (Team) Engineering ist einfach möglich. Im eingangs genannten Servicefall können Änderungen an einer Maschine auch ohne Engineering-System vor Ort gemacht werden und der Servicetechniker hat immer die richtige Softwareversion an Bord.

Empfehlungen der Redaktion

Digitales Angebot wächst

Die in dieser Artikelreihe skizzierten Lösungsangebote zeigen, dass Unternehmen jeder Größe schon heute einen durchgängig digitalen Workflow umsetzen können. Der skalierbare Ansatz ermöglicht einen funktional beherrschbaren Einstieg und sukzessiven Ausbau digitaler Kompetenz - und damit eine schrittweise Verbesserung der Produktion hin zu dauerhaft wettbewerbsfähigem Betrieb. Das digitale Lösungsangebot wird weiter wachsen und auch die bislang gängigen Geschäftsmodelle nachhaltig verändern. Derzeit arbeiten die Entwickler von Siemens u.a. an neuen, zukunftsweisenden Anwendungsszenarien für diverse Industrien, z.B. dem integrierten Engineering von Kinematiken oder dem Edge Computing.

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