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EF-SPS2022

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Digitalisierung

Digitalisierung Maschinendaten über das Anschlusskabel abrufen Niederschwelliger Einstieg in die digitale Produktion Genau die hat ein Forschungsteam um Birenbaum nun ent wickelt. Ein berührungsloser Wechselstrom- Messwandler nutzt die Stromzufuhr, um grundlegende Maschinendaten abzurufen, hinterlegt sie in einer Cloud und stellt sie in Form von einfach verständlichen, auf Minimalfunktionen reduzierten Graphiken in einer App dar. Daraus lässt sich zunächst einmal ablesen, ob eine Maschine störungsfrei läuft. Kurvenverläufe zeigen zudem an, welche Kräfte wirken, während die Maschine ein Werkstück bearbeitet. Dieser Wechselstrom-Messwandler nutzt die Stromzufuhr, um grundlegende Maschinendaten abzurufen © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA www.ipa.fraunhofer.de Ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat ein kostengünstiges und einfach zu bedienendes Monitoringsystem entwickelt, das alten Bestandsmaschinen Daten entlockt. IT-Fachkenntnisse und Prozesswissen sind dafür nicht nötig. Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) stehen noch am Anfang der Digitalisierung. Zu diesem Schluss kommt eine Studie, die Studierende der ESB Business School an der Hochschule Reutlingen in Zusammen arbeit mit dem Fraunhofer IPA erstellt haben. Sie hatten dazu zwischen Oktober 2018 und Januar 2019 insgesamt 23 Unternehmen aus verschiedenen Branchen des industriellen Mittelstands in Baden- Württemberg befragt. An diesem Befund hat sich seither nichts Grund legendes geändert. Viele alte Maschinen in Betrieb In der Tat sind viele der Maschinen in mechanischen Werkstätten oder der Produktion schon Jahrzehnte alt. Sie erfüllen bis heute zuverlässig ihren Zweck, verfügen aber über keine modernen Steuerungen und lassen sich untereinander auch nicht vernetzen. „Das Interesse an Industrie 4.0 ist aber vorhanden“, stellt Christoph Birenbaum, Gruppenleiter Fertigungssysteme Leichtbau am Fraunhofer IPA, fest. Was fehle, sei das Budget für umfangreiche Digitalisierungsmaßnahmen und das nötige Fachwissen. „Es braucht also eine kostengünstige und einfach zu bedienende Lösung, die Bestandsmaschinen schnell Daten entlockt, um die Einstiegshürden für die Digitalisierung massiv zu senken.“ Schon Basisfunktionen ermöglichen neue Geschäftsmodelle Einfache Prozessüberwachung Darüber hinaus bietet das System nach einer kurzen Einlernphase die Möglichkeit, eine einfache Prozessüberwachung durchzuführen und zu erfassen, ob beispielsweise Zerspanungswerkzeuge neuwertig, schon etwas verbraucht oder verschlissen sind. Bei dieser Frage haben sich bisher viele Maschinenbediener auf ihr Gehör oder andere Erfahrungswerte verlassen. Jetzt zeigt ihnen die App an, wann es Zeit ist, Verschleißteile wie Bohrer, Fräsen oder Sägeblätter auszutauschen. „Solche Basisfunktionen genügen schon, um neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und KMU einen ersten einfachen Einstieg in die Digitalisierung zu erlauben“, sagt Birenbaum. Hersteller von Werkzeugmaschinen könnten so zum Dienstleister werden und ihren Kunden vorausschauende Wartungsarbeiten anbieten.« Kein Fachwissen erforderlich Im Gegensatz zu bestehenden Retrofit-Lösungen setzt der Ansatz von Birenbaum und seinem Team weder IT-Fachkenntnisse noch Prozesswissen voraus. Und kostengünstig zu haben wird das Monitoringsystem samt Software und schlicht gehaltener Benutzeroberfläche obendrein auch noch sein. Der Forscher schätzt, dass es dereinst schon für rund 150 Euro zu haben sein könnte. Noch allerdings existiert das Retrofit-Monitoringsystem nur als Prototyp. Er wird derzeit in einem Entwicklungsprojekt zusammen mit einem Partner weiter vorangetrieben. Dabei wird unter anderem die Software um Elemente der Künstlichen Intelligenz ergänzt. ◄ 74 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022

Wenn OT und IT nicht miteinander reden Digitalisierung werk befindet und wie diese Geräte miteinander kommunizieren, können Schwachstellen und Risiken in der OT-Umgebung identifiziert und mit den passenden Maßnahmen geschlossen werden. Starten ohne Plan Die Vorzüge der Digitalisierung sollen auch in der Produktion und bei der Vernetzung von Maschinen zum Tragen kommen. Die Auflösung der Grenzen zwischen OT (Operational Technology) und IT schafft aber neue Herausforderungen in der Abwehr von Bedrohungen, etwa durch Cyberangriffe. Die Digitalisierung der Produktion, angefangen bei MES (Manufacturing Execution System) über „intelligente“ Maschinen und Anlagen bis hin zu digitalen Zwillingen, verändert Aufgaben und Zuständigkeiten. Während sich in den meisten Industrieunternehmen die IT-Abteilung um Softund Hardware, Kommunikationstechnologie und Bereiche wie CRM oder Analytics kümmert, ist das OT-Team für Produktions- und Industrieanlagen zuständig, die lange Zeit in sich geschlossene Systeme ohne Anbindung an das Internet waren. Durch die zunehmende Vernetzung gerät diese klare Aufgabenteilung ins Wanken – künftig müssen OT und IT eng zusammenarbeiten. Sicherheit für die OT-Umgebung stellt Unternehmen vor große Herausforderungen, weshalb sie die folgenden fünf Punkte im Blick behalten sollten: NTT Germany AG & Co. KG www.hello.global.ntt Unsicher „per Design“ Produktionsanlagen beziehungsweise ICS (Industrial Control System)-Lösungen sind auf Verfügbarkeit ausgelegt und nicht auf Sicherheit. Daraus resultiert ein unterschiedliches Verständnis, welche Ausfallzeiten tolerierbar sind. Während beispielsweise in der Automobilbranche ein Stillstand der Maschinen von vier Stunden sofort einen finanziellen Schaden in Millionenhöhe nach sich ziehen kann, werden IT-Ausfallzeiten dieser Länge in vielen anderen Branchen akzeptiert. Hinzu kommt die lange Abschreibungsphase von Produktionsanlagen: Bei Laufzeiten von durchschnittlich 20 Jahren oder mehr wird die Aktualisierung von Firmware, Betriebssystem und APIs sowie der Einsatz von Antiviren-Software deutlich erschwert. Schwachstellen lassen sich durch fehlende Updates oftmals nicht mehr schließen. Wird zudem eine auf die Kundenbedürfnisse speziell angepasste Individuallösung implementiert, steigt das Risiko einer Inkompatibilität mit standardisierten IT-Sicherheitssystemen. Stärkere Vernetzung Moderne OT-Umgebungen werden komplexer und zunehmend vernetzter. Dadurch eröffnen sich neue, aus der IT bekannte Angriffsszenarien: Schaffen es beispielsweise Cyberkriminelle, mit Hilfe verseuchter E-Mails ins Firmennetzwerk vorzudringen, können sie einzelne Maschinen oder ganze Produktionsstraßen übernehmen, zum Stillstand bringen oder bestimmte Teilprozesse manipulieren. Ein anderes Risiko besteht bei Remote-Zugriffen für Wartungstechniker, die von Hackern für ihre Zwecke ausgenutzt werden können. Eine Auslieferung von fehlerhaft hergestellten Produkten aufgrund manipulierter Maschinen kann unter Umständen den Ruin von Unternehmen bedeuten. Fehlende Sichtbarkeit Da die OT-Umgebung in der Vergangenheit autark von der Unternehmens-IT war, fehlt ein detaillierter Überblick der an das Netzwerk angebundenen Assets. Die Inventarisierung der Maschinen an sich stellt kein Problem dar – aber welche Controller beispielsweise wo und wie verbaut sind, darüber fehlt oftmals der Überblick. Analog zur klassischen IT sind unbekannte Geräte im Netzwerk eine potenzielle Gefahr für die Sicherheit des gesamten Netzwerkes. Nur wenn die IT- Abteilung weiß, was sich im Netz- Viele Industrieunternehmen beginnen im Rahmen der Absicherung ihrer OT-Systeme mit einzelnen Maßnahmen wie der Netzwerksegmentierung, um Cyberkriminellen ein weiteres Vordringen zu erschweren. Technische Projekte, die ohne ein strategisches Ziel vorangetrieben werden, drohen allerdings zu scheitern. Zuallererst gilt es, eine Risikoanalyse durchzuführen. Was soll geschützt werden und wogegen soll es geschützt werden? Ziel ist es, die wichtigsten Gefahren zu erkennen und zu bewerten, wobei die Risikoanalyse spezifisch für ein Unternehmen, eine Produktionsumgebung oder eine Maschine durchgeführt werden sollte. Dazu gehört auch, ein Verständnis für potenzielle Angriffsvektoren wie einen unkontrollierten Fernzugriff zu bekommen. Die Absicherung der OT-Umgebung im Anschluss ist immer ein langfristiges Projekt: Schritt für Schritt werden die unterschiedlichsten Maßnahmen umgesetzt, um am Ende dasselbe Sicherheitsniveau wie in der IT zu erreichen. Keine Zusammenarbeit IT- und OT-Abteilungen sprechen selten miteinander, weshalb es häufig zu Problemen oder Missverständnissen kommt. Der Grund liegt vor allem an den unterschiedlichen Sichtweisen: Für die IT-Abteilung bedeutet Sicherheit Firewalls und die Abwehr von Cyberangriffen, die OT-Mannschaft hingegen versteht darunter erst einmal den Schutz von Leib und Leben. Beide müssen künftig enger zusammenarbeiten, was den Einkauf einschließt. Bereits in der Ausschreibungsphase für neue Maschinen sollten Unternehmen Klauseln in den Verträgen einfügen, die den Hersteller zur Bereitstellung von Sicherheitsupdates für den kompletten Lebenszyklus der Anlage verpflichten. ◄ Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2022 75

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