MES-Einführung

S. 76

Demo-Fabrik

S. 42S. 32

Lieferkette

S. 62

Materialflüsse von morgen

Themenfokus Supply Chain Management

Diamantieren im Industrie 4.0-Prozess

DasIndustrie 4.0Magazin

www.it-production.com 18. Jahrgang | Ausgabe Dezember 2017/Januar 2018 | 6,90 €Bil

d: Sie

mens

AG

Malware-SchutzVerhaltensbasierteMethode für Scada-Sicherheit

Die Brücke von Big Data zu Smart DataSchaltzentrale Scada-System

Ab Seite 26

TiTelThema |

Die Digitalisierung von Produktions-prozessen und die entsprechendendatenbasierten Services ermögli-

chen in vielen Bereichen große Einsparpo-tenziale. Daneben lassen sich Produktions-und Unternehmensdaten mit weitergehen-den Informationen verknüpfen, um zusätz-liche Marktchancen oder Effizienzgewinnezu realisieren – etwa durch die Integrationvon Wetterdaten im Bereich der erneuerba-ren Energien, Landwirtschaft oder Lebens-mittelindustrie. Viele Szenarien, um Datenentlang von Wertschöpfungsketten undüber Unternehmensebenen hinweg zu inte-grieren, fokussieren sich aktuell sehr starkauf Cloud-Lösungen. Tatsächlich bietet eine

Cloud zahlreiche Möglichkeiten, Produkti-onsdaten auszuwerten und durch die Ver-knüpfung mit zusätzlichen Informationenaussagekräftigere Rückschlüsse auf dieMarktlage zu geben oder Produkte überden eigentlichen Produktionsprozess hin-weg zu verfolgen. In einigen Bereichen zeigtsich bereits der Nutzen von cloudbasiertenLösungen – so beeinflussen Wetterdatenzum Beispiel die Steuerung von Windkraft-anlagen. Dennoch gibt es gute Gründe, diegegen eine Cloud als alleinige Datendreh-scheibe sprechen. Im Gegensatz zur kontrol-lierten Umgebung in der Produktion ist eineCloud per Definition eine offene Umgebungmit Schnittstellen zu unterschiedlichen Da-

tenquellen, welche besondere Schutzmaß-nahmen in Bezug auf Zugriffsschutz oderDatensicherheit erfordert. Diese passennicht immer zu den zentralen Anforderun-gen in der Produktion, wo die hohe Verfüg-barkeit von Daten und eine stabile Netz-werkverbindung mit entsprechender Band-breite eine Grundvoraussetzung sind. Um-gekehrt sind von den sehr großen Daten-mengen, die im Produktionsumfeld entste-hen und benötigt werden, nur eine be-grenzte Anzahl für die übergeordnete Ana-lyse und Optimierung von Prozessen aussa-gekräftig. Dies betrifft häufig auch nicht di-rekt erfasste, sondern aufbereitete Informa-tionen wie berechnete Anlagenkennzahlen.

Die Brücke von Big Data zu Smart Data

Schaltzentrale Scada-System

Daten sind ein zentraler Rohstoff für die Fabrik der Zukunft. Mit der Vernetzung von Pro-duktion, Unternehmens-IT und Cloud-Lösungen ergeben sich für Unternehmen neue Mög-lichkeiten bei der Produktions- und Ressourcenplanung. Gleichzeitig entstehen neue He-rausforderungen: Die wachsenden Datenmengen müssen sicher, performant und zuverläs-sig verarbeitet und sinnvoll miteinander verknüpft werden, damit Big Data zu Smart Datawird. Dieser Brückenschlag kann mit der intelligenten Kombination aus einer leistungsfä-higen Scada-Lösung und cloudbasierten Services gelingen.

Bild: Siemens AG

SCADA

Die Basis für die Digitalisierung von Prozessen einesUnternehmens im Rahmen von Industrie 4.0: Simatic-Scada-Systeme schaffen die Basis für zukünftige Wert-schöpfung in der Produktion.

Auszug aus IT&Production, Fachzeitschrift für erfolgreiche Produktion, Ausgabe 12/2017. Digitales Belegexemplar mit freundlicher Genehmigung des Fachmagazins IT&Production. Dieses Dokument ist ausschließlich zur elektronischen Speicherung durch den Autor sowie zur Weitergabe per E-Mail bestimmt. Abweichende Verwendung nur mit Zustimmung des Verlages.

Hinzu kommt, dass Personal vor Ort im Pro-zess andere Informationen benötigt, als einBetriebsleiter oder der Ein- und Verkauf. DerBegriff Smart Data hat also auf verschiede-nen Ebenen eines Unternehmens ganz un-terschiedliche Bedeutungen.

Scada-Systeme alsSchaltzentrale der Produktion

Als produktionsnahem Aggregator vonDaten und Informationen kommt dabeiScada-Systemen eine zentrale Rolle zu. Sieerfassen unter anderem lokal Daten wieMaschinenzustände, Verbrauchsdaten,Alarm- und Fehlermeldungen und stellen sieüber die Bediengeräte an der Maschine zurVerfügung. Mit dem Scada-System werdendarüber hinaus Daten des Produktionspro-zesses oder auch aus mehreren Produkti-onslinien verarbeitet und visualisiert, wobeidie Bediener durch vielfältige integrierteAnalysefunktionen unterstützt werden. Alszuverlässige Informationsschnittstelle imUnternehmen werden beispielsweise Infor-mationen zu Aufträgen verwaltet oderDaten mit der Unternehmens-IT ausge-tauscht. Scada-Systeme sind speziell ausge-legt, die entsprechenden großen Datenvo-lumina schnell und zuverlässig zu handha-ben und im integrierten Datenbanksystemzu archivieren. Aus dieser Datenbasis wer-

den fundierte Analysen oder Ableitungenzur Verbesserung der Produktivität und Ef-fizienz abgeleitet. Simatic WinCC von Sie-mens stellt dazu eine leistungsfähige undskalierbare Lösung zur Verfügung, mit dersich die System- und Betriebsinformationender Produktion automatisch erfassen undspeichern lassen. Zusätzlich können indivi-duelle Daten zu Qualität oder Stückzahlenmit dem entsprechenden Kontext gespei-chert werden. Diese Kennzahlen können alsGrundlage für das Überwachen der Produk-tion und die Analyse der Prozesse auf Basisaktueller und historischer Informationen ge-nutzt werden. Über den Simatic InformationServer lassen sich bereits in der Produktionübergreifende Auswertungen erstellen undlokal oder mobil in Dashboards anzeigen.Für den Austausch von Daten mit der IT-Welt und anderen Systemen in der Pro-duktion steht mit der WinCC/Industrial-DataBridge ein Konfigurationswerkzeug zurVerfügung, mit welchem ein bidirektionalerInformationsfluss über Standardschnittstel-len wie OPC, OLE-DB, SQL ohne Program-mierkenntnisse realisiert werden kann.

Rückverfolgung in der Produktion

Wenn Daten über sehr lange Zeiträume, li-nien- oder standortübergreifend verglichen

und analysiert werden müssen, wird zusätz-lich eine zentrale Lösung für die Archivie-rung der langzeitrelevanten Daten nötig. In-nerhalb des Simatic-Produktspektrumsübernimmt diese Aufgabe der Simatic Pro-cess Historian, der beliebig viele langzeitre-levante Produktions- oder Qualitätsdaten ineiner zentralen, leistungsstarken Datenbankarchiviert und unter anderem als OPC UA-Server für überlagerte Systeme bereitstellt.Als Datenquelle kommen WinCC RuntimeProfessional (im TIA Portal) oder WinCC V7-Systeme in verschiedenen Versionen zumEinsatz, wodurch der Process Historian alsübergreifende On-Premise-Datenbank fürdie gesamte Produktion fungiert. Er ist diezentrale Datenbasis für eine umfassendeGesamtanalyse der verbundenen Anlagenmit dem Simatic Information Server. Miteiner derartigen Lösung sind Unternehmenin der Lage, ihre gesamten Prozesse gemäßbranchenspezifischer Richtlinien zu doku-mentieren. Durch leistungsfähige Scada-Systeme in der Produktion – auch in Kom-bination mit einem zentralen Historian –lassen sich selbst ohne Cloud beträchtli-che Effizienzgewinne erzielen. Ein beson-derer Vorteil ist dabei, dass relevante An-lageninformationen, je nach Bedarf, durch-gängig sowohl für die Vor-Ort-Bedienungals auch übergreifende Managementaufga-ben verfügbar sind. Web-basierte Lösungen

| TiTelThemaSCADA

27IT&Production 12/2017

Die Informationen zu Betriebszuständen und Anlagenperfor-mance lassen sich mit Simatic WinCC an der Maschine, in derLeitwarte und über mobile Geräte zur Verfügung stellen.

Bild: Siemens AG

Durch die Verknüpfung und Visualisierung von Produktions- und Verbrauchsdaten in übersichtlichenDashboards lassen sich Produktionslinien vergleichen und Optimierungsmöglichkeiten ableiten.

Bild:

Sieme

ns AG

für die Beobachtung und Analyse der Pro-zesse unterstützen auch den mobilen Zu-griff, ohne die Risiken für Datensicherheitund -verfügbarkeit aus dem Blick zu verlie-ren. Zusätzlich reduziert die lokale Aufberei-tung der Daten das Datenvolumen für denAustausch mit IT-Systemen oder Cloud-Lö-sungen und unterstützt die Verknüpfungverschiedener Systeme, zum Beispiel umleistungsabhängige Wartungspläne im ERP-System zu integrieren.

Cloud-lösungen mit mehrwert integrieren

Der Vorteil einer Cloud als Ergänzung zurproduktionsnahen Datenaufbereitung liegtzunächst darin, dass zusätzliche Informatio-nen in die Analysen einfließen können. Miteiner Cloud lassen sich weiterhin Analysensowohl zeit- als auch räumlich von der Pro-duktion entkoppeln. Unabhängig von denAnforderungen der Produktion könnenbetriebswirtschaftliche Daten, Informa-tionen zu Markttrends oder Geschäfts-szenarien verknüpft und Modelle sowiePrognosen für die Optimierung von Ab-läufen entwickelt werden. Außerdem bie-tet eine Cloud-Infrastruktur auch eine Lö-sung, um mit anderen Organisationen,Lieferanten und Partnern zusammenzuar-beiten. Während jeder Standort seine

Produktion lokal verwaltet, lassen sichcloudbasiert auch unterschiedliche Infra-strukturen und Rahmenbedingungen zugemeinsamen Services verknüpfen – zumBeispiel einer globalen Performanceana-lyse oder optimierten unternehmenswei-ten Instandhaltung. Scada-Systeme sindauch in diesem Kontext unverzichtbar:Sie unterstützen übergreifenden Auswer-tungen, indem sie sinnvoll aggregierteDaten bereitstellen, und sie stellen umge-kehrt sicher, dass Erkenntnisse aus diesenAnalysen in die lokalen Prozesse einfließenkönnen. So agieren sie als Brücke zwischenden unterschiedlichen Funktionsbereichensowie Systemen und schaffen die Voraus-setzung dafür, dass die Anforderungen derProduktion sinnvoll durch datenbasierteServices ergänzt werden können. Im nächs-ten Schritt können diese Daten an Applika-tionen in einer Unternehmens-Cloud über-geben werden, wo sie für weitergehendeAnalysen genutzt werden können. So profi-tieren Unternehmen von einer weitreichen-den Transparenz von Produktionsdaten. AufBasis der Informationen aus dem Scada-System lassen sich Kennzahlen ableiten, an-hand derer Anlagen oder Produktionslinieninnerhalb eines Unternehmens oder – jenach Art der Applikation – über Unterneh-mensgrenzen hinweg analysiert werdenkönnen. So können Maschinen- oder Anla-

genbauer unmittelbar die Leistung ihrer An-lagen unter verschiedenen Einsatzbedin-gungen bei verschiedenen Anwendern ver-gleichen und diese Informationen für eineOptimierung des Designs nutzen. Bei ver-teilten Anlagen können Cloud-Lösungenhelfen, die Kosten für die Integration derAnlagen in ein gemeinsames Netzwerk zureduzieren. Und schließlich können cloudba-sierte Services Unternehmen auch dabeiunterstützen, Benchmarks für Anlagen anunterschiedlichen Standorten und in ver-schiedenen Ländern und Regionen zu ent-wickeln, um daraus das jeweilige Optimie-rungspotenzial abzuleiten, die entsprechen-den Maßnahmen anzustoßen und die Um-setzung zu überwachen. Je nahtloser eineCloud-Lösung dabei mit den lokalen Infor-mations- und Scada-Systemen zusammen-arbeitet, desto effizienter lassen sich solcheSmart Data-Konzepte umsetzen.

Brücke zwischen Produktion und Cloud

Die vertikale Datenintegration bietet abernicht nur Chancen – sie schafft auch neueHerausforderungen im Bereich der Datensi-cherheit und Datenintegrität. Zugriffsmög-lichkeiten müssen zu jedem Zeitpunkt nach-verfolgbar und legitim, Daten und Informa-tionen vor Manipulationen geschützt sein.Auch hier kommt Scada-Systemen einewichtige Rolle zu: Sie können bei der Inte-gration von Systemen auch die Rolle einesInformationswächters übernehmen, indemsie dafür sorgen, dass produktionsrelevanteInformationen vor Ort zuverlässig zur Ver-fügung stehen und Daten im richtigen Kon-text erfasst und gespeichert werden. Unter-nehmen erhalten so eine fundierte Daten-basis, um Prozesse transparent zu machenund dabei sensible Daten zu schützen.Gleichzeitig schaffen Scada-Systeme dieBrücke zur Integration mit einer Cloud-Lö-sung als Plattform für innovative datenba-sierte Services und Analysen. Damit könnenUnternehmen ihre Produktion zuverlässiger,flexibler und effizienter machen und soschneller von den Chancen der Digitalisie-rung profitieren. �

Die autorin Brigitte händler arbeitet im Geschäftsbereich Digital Factory & Factory

automation bei der Siemens aG.

www.siemens.com

TiTelThema | SCADA

Auszug aus IT&Production, Fachzeitschrift für erfolgreiche Produktion, Ausgabe 12/2017. Digitales Belegexemplar mit freundlicher Genehmigung des Fachmagazins IT&Production. Dieses Dokument ist ausschließlich zur elektronischen Speicherung durch den Autor sowie zur Weitergabe per E-Mail bestimmt. Abweichende Verwendung nur mit Zustimmung des Verlages.