Prozessdaten im Kontext erfassen und Nutzen

Phoenix Contact ebnet mit Enhanced Connectivity den Weg zur Digitalisierung

  • "Wir sehen Enhanced  Connectivity als ein ganzheitliches Konzept, um die Digitalisierung  für die Prozessindustrie zu  erschließen."  Roland Bent, CTO und Mitglied der Geschäftsführung, Phoenix Contact"Wir sehen Enhanced Connectivity als ein ganzheitliches Konzept, um die Digitalisierung für die Prozessindustrie zu erschließen." Roland Bent, CTO und Mitglied der Geschäftsführung, Phoenix Contact
Digitalisierung ist kein Selbstzweck, sondern soll Nutzen und Mehrwert schaffen. Doch der Weg dahin ist nicht immer leicht. CHEManager sprach mit Roland Bent, CTO und Mitglied der Geschäftsführung von Phoenix Contact, dem diesjährigen Sponsor der NAMUR Hauptsitzung, wie mit Enhanced Connectivity der Weg dahin geebnet wird. Die Fragen stellte Volker Oestreich.

CHEManager: Herr Bent, die bevorstehende NAMUR-Hauptsitzung steht unter dem Motto „Enhanced Connectivity for Smart Production“ – da geht es bestimmt nicht nur um Steckverbinder. Ist „Connectivity“ ein neues Buzz-Word und was verstehen Sie darunter?

Roland Bent: Konnektivität an sich ist Teil der DNA von Phoenix Contact. Seit den 1920ern erfüllen wir mit Produkten zur Anbindung und Vernetzung die Bedürfnisse von Anlagenbetreibern. Das begann mit der RWE-Klemme und reicht bis hin zu Feldbuslösungen und Wireless-Technik. Bei jedem Fortschritt der Connectivity ging es immer darum, die Vernetzungsfähigkeit auf einen neuen Level zu heben, weil unsere Kunden dies zur Erreichung ihrer Ziele benötigten. So ist es auch jetzt. Die Digitalisierung zielt nicht einfach auf ein Mehr an Vernetzung ab. Es kristallisiert sich eine neue Herausforderung heraus: Die große Menge an Daten, die im Feld generiert wird, tatsächlich nutzbar machen, und zwar mit möglichst geringem Aufwand. Es gilt im ersten Schritt, die Daten rückwirkungsfrei auszulesen und dabei ihren Kontext zu sichern. Ohne diese Kontextualisierung würde ein völlig unstrukturierter Datensee entstehen. Industrie 4.0-Applikationen, etwa zur Prozessoptimierung, könnten damit wenig anfangen. Daher haben wir das „Buzz-Word“ Connectivity erweitert. Wir sprechen von Enhanced Connectivity, um abzubilden, welche zusätzlichen Leistungen im Rahmen der Digitalisierung erbracht werden müssen.

Wie konkret kann Phoenix Contact damit die Prozessautomation bei den von der NAMUR angestoßenen Themen NOA und MTP unterstützen und wie beurteilen Sie die Kompatibilität beziehungsweise Konkurrenz zu den Vorschlägen des Open Process Automation Forum OPAF?

R. Bent: Die Idee von NOA ist bestechend. Sie eröffnet einen Weg, Industrie 4.0 in der Prozessindustrie umzusetzen, ohne die Kernautomatisierung anzutasten. Das ist die Basis, um die wichtigste Anforderung an jede technische Neuerung in der Prozessautomation zu erfüllen: Keine Kompromisse an Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit. Wir wollen auf der NAMUR-Hauptsitzung zeigen: Bei all dem kümmern wir uns um die Prozessschnittstellen, sorgen für die Vorverarbeitung, Normalisierung und Kontextualisierung der Daten und bieten Möglichkeiten für die wertschöpfende Informationsverarbeitung mit Applikationen und Services, die der Anwender zum Beispiel aus unserem PLCnext Store herunterladen kann. Konkret: Enhanced Connectivity schafft die Grundlage dafür, dass die über den additiven NOA-Seitenkanal rückwirkungsfrei ausgelesenen Daten zum Beispiel für Diagnoseanwendungen verwendet werden können, ohne dass dazu größere Engineer­ing-Leistungen erbracht werden müssten. Angesichts der heterogenen Automatisierungsstrukturen in Brownfield-Anlagen ist das ein wesentlicher Beitrag. Darüber hinaus stellt unser System die Daten so strukturiert zur Verfügung, dass ihr Kontext erhalten bleibt und macht sie damit auch für viele andere Aufgaben im Kontext Monitoring und Optimierung nutzbar.
Der Ansatz der Open Process Automation (OPA) bezweckt, die Komplexität von Leitsystem-Migrationen zu reduzieren, indem er einem offenen, standardbasierten Vorgehen folgt. Das Ecosystem PLCnext Technology unterstützt diesen offenen Ansatz, weil es der Rolle des DCN (Distributed Control Node) mit sicheren und redundanten Verbindungen zum neuen Echtzeit-Servicebus sowie einfachen Verbindungen zu bestehenden und neuen Feldgeräten (I/O’s) nachkommt. Zudem wird die PLCnext Technology ebenfalls einer der Hauptanforderungen von OPA gerecht, denn sie ermöglicht externe Software zu hosten und auf derselben Hardware auszuführen. Die Offenheit der PLCnext Technology wird durch das Angebot des PLCnext Stores verdeutlicht. Der PLCnext Store ist ein Marktplatz für Softwareersteller und Anwender des PLCnext Ecosystems. Das Angebot umfasst verschiedene Arten von Apps unterschiedlicher Hersteller, die sich auf die PLCnext Control oder in die Engineering-Umgebung PLCnext Engineer laden lassen. So können Anwender und Hersteller von der Offenheit der PLCnext Technology profitieren und die richtige Software für ihren Anwendungsfall beziehen.

In einer Demoanlage der BASF zeigen wir gemeinsam mit Partnern zur NAMUR-Hauptsitzung, inwieweit Trendthemen wie MTP und NOA mit dem Ansatz der OPAF nutzbar sind. Bei der Automatisierung von modularen Anlagen verschafft unsere Engineering-Plattform MTP Designer einen Wettbewerbsvorteil. MTPs, die Prozessmodule funktional beschreiben und ihre Einbindung in die übergeordnete Automatisierungsplattform der Gesamtanlage erleichtern, lassen sich sehr schnell und einfach generieren. Dies verläuft parallel zum Gesamtanlagen-­Engineering, was zusätzlich Zeit spart. Nicht nur der Anlagenbetreiber, ebenso der Modulanbieter zieht daraus einen Nutzen. Davon kann man sich auf der NAMUR-Hauptsitzung ebenfalls ein Bild machen.

Wie lassen sich Cloud-Technologien in der Prozesstechnik einsetzen, welche Vorteile ergeben sich daraus und ist die Prozessindustrie überhaupt schon bereit dafür?

R. Bent: NOA und verschiedene Pilotprojekte beweisen: Die Prozess­industrie, und hier sind die Unternehmen der NAMUR in einer Vorreiterrolle, ist nicht nur bereit dafür, sondern schon mittendrin. Cloud-Technologien müssen zwar nicht zwingend zum Einsatz kommen, um den derzeit noch brachliegenden Datenschatz zu heben und ihn in große Fortschritte für die Anlageneffizienz umzuwandeln. Doch sie werden es zukünftig deutlich vereinfachen. Über Plattformen wie die Proficloud werden zahlreiche Dienste zur Verfügung stehen, die der Anwender nach Bedarf verwenden kann. Das ist keine Zukunftsmusik, sondern bereits Realität: Beispielsweise lässt sich die Cloud-Lösung TSD Analytics (Grafana Dashboards) nutzen, um Daten von Energiemessgeräten zu analysieren und dabei frei konfigurierbare Dashboards für Tablets oder Smartphones aufzubauen. Umgekehrt kann der Anwender mit Hilfe eines Software Development Kits eigene Dienste für die Proficloud entwickeln. Dazu kommt: Erste Anbieter von Maschinen und Anlagen haben schon Cloud-basierte Plattformen für digitale Services vorgestellt, etwa für die Fernwartung. Davon können Anlagenbetreiber profitieren, die sich im Rahmen der Digitalisierung auf Cloud-Technologien einlassen.

Connectivity kann kabelgebunden oder drahtlos hergestellt werden. Welche Rolle werden die sich anbahnenden Technologien Ethernet APL und der 5G-Standard in der Prozessindustrie spielen?

R. Bent: Beiden Technologien wird bei der digitalen Transformation der Prozessindustrie eine große Bedeutung zukommen. Sie werden die Ebene zwischen Feldgerät und Steuerung vereinfachen, denn ein Teil der Interface-Ebene kann entfallen, wenn 5G und Ethernet APL einsetzbar werden. Wir sind Gründungsmitglied und engagieren uns in allen fünf Arbeitsgruppen der 5G-ACIA, damit sichergestellt ist, dass 5G tatsächlich industriefähig wird. Eine wichtige Rolle für die Connectivity in der Prozessindustrie könnte auch der neue Standard Ethernet APL spielen. Der Advanced Physical Layer wird künftig Ethernet für die Verwendung in explosionsgeschützten Umgebungen ertüchtigen und auf diese Weise die Grenzen klassischer Feldbussysteme im Hinblick auf Datenvolumen verschieben. Mit Hilfe eines APL Field Switch wird Ethernet bis in die Feldebene machbar. Große Mengen von Prozess- und Diagnosedaten können so in Zukunft über lange Distanzen mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden – eine wichtige Voraussetzung für die Prozessindustrie 4.0.

Durchgängige und übergreifende Konnektivität und Vernetzung birgt viele Chancen, aber auch Risiken: Die Herausforderungen der Cyber-Security sind komplex. Wie ist dem beizukommen?
 

R.Bent: Jedenfalls wäre es viel zu kurz gegriffen, einfach eine Firewall zu empfehlen. Wer Cyber-Security erreichen will, muss sämtliche am Prozessanlagenbau und -betrieb Beteiligten mit einbinden. Einen überaus großen Stellenwert hat ein durchgängiges Security-Konzept mit einheitlichen Schutzregeln für Nutzer und Hersteller von Automatisierungstechnik, Maschinen- und Anlagenbauer miteingeschlossen. Die IEC 62443 definiert dazu nicht nur technische Lösungen, sondern ebenfalls die notwendigen Security-Prozesse von der Entwicklung über die Integration bis zum Betrieb. Und jeder Betreiber muss sich im Klaren darüber sein, dass das Erzielen eines bestimmten Security-Niveaus keine einmalige Sache ist. Es muss immer wieder überprüft und gegebenenfalls nachgebessert werden.

Ganz konkret beklagt die Prozess­industrie, dass sie noch immer mit Lieferanten über IT-Security entlang des gesamten Lebenszyklus diskutieren muss: Sobald das Gerät beim Betreiber steht, muss er sich darum kümmern, zum Beispiel auch bei Themen wie Software-Versionierung und Hardware-Kompatibilität. Wie können Hersteller und Anwender da auf einen gemeinsamen Nenner kommen?

R. Bent: Ein sehr wichtiger Aspekt. Eigentlich ist es ganz einfach: Alle Beteiligten müssen das ihre dazu tun – während des gesamten Lebenszyklus. Teil 2-4 der IEC-Norm 62443 legt beispielsweise die Anforderungen an die OT-Sicherheit von Dienstleistungen für industrielle Automatisierungssysteme fest. Diese gelten ebenso im Rahmen der Instandhaltung. Insbesondere bei der unternehmensübergreifenden Bildung von Industrie-4.0-relevanten Netzwerken kommt der Authentifizierung von Kommunika­tionspartnern und Systemen eine besondere Bedeutung zu. Da dabei in zahlreichen Fällen auch KMU eine Rolle spielen, ist darauf zu achten, dass diese ebenfalls entsprechende Sicherheitskonzepte erarbeiten und ihre Mitarbeiter sensibilisieren. Auch die Standardisierung von Schnittstellen wird für die Themen Software-Versionierung und Hardware-Kompatibilität von immer größerer Wichtigkeit sein. Die Bereitstellung von Security-Patches und das Updaten von sich in Betrieb befindlichen Anlagen über ein Device- und Patchmanagement erfordern in diesem Zusammenhang nicht nur sichere und standardisierte Schnittstellen, sondern ebenso die Möglichkeit, die Patches von unterschiedlichen Herstellern über eine Cloud oder die lokale IT des Betreibers in die Anlage zu bringen.

Zu guter Letzt: Was wird aus Ihrer Sicht das besondere Highlight auf der NAMUR-Hauptsitzung 2019 werden?

R. Bent: Das Highlight der NAMUR-­Hauptsitzung wird nicht ein einzelnes Produkt oder System sein. Wir sehen Enhanced Connectivity als ein ganzheitliches Konzept, um die neuen Ansätze und Technologien der Digitalisierung über den NOA-Seitenkanal für die Prozessindustrie zu erschließen. Dazu stellen wir die notwendige Architektur vor und zeigen, wie auf dieser Basis eine zukunftsweisende M+O-Plattform entsteht, die Informationsverarbeitung ohne besondere Engineering-Aufwände ermöglicht. Das Highlight der NAMUR-Hauptsitzung wird die Erkenntnis der Teilnehmer sein, dass das, was an neuen Ansätzen für M+O unter Nutzung des NOA-Seitenkanals und Best-in-Class-Anwendungen vorgedacht wurde, nun wirklich umsetzbar wird. Die offene Architektur dafür steht bereit. Wir werden nicht nur das Ecosystem präsentieren, in welchem sich diese Architektur auf einfache Weise aufbauen lässt, sondern auch mit verschiedenen Use Cases und Pilotprojekten darstellen, wie selbst Brownfield-Anlagen dadurch nachhaltig von der Digitalisierung profitieren können.

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32825 Blomberg, Nordrhein-Westfalen
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