MES-Projekte: So lassen sich Maschinen sicher ins Netzwerk bringen

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Netzwerke in der Produktion stellen gerade KMUs heute vor Herausforderungen: Der Beitrag zeigt, auf wie sich Maschinenparks sicher ans MES anbinden lassen.
MES-Projekte: So wird das Netzwerk sicher

Quelle: Talaj/Shutterstock

Damit das MES (Manufacturing Execution System) und das IoT sicher läuft, dazu braucht es eine zeitgemäße physische Infrastruktur (Hardware). Zudem müssen intelligente Erfassungssysteme installiert sein, die jederzeit und sofort einen Verbindungsabbruch erkennen können.

Die verbundenen Systeme stellen beispielsweise einen Verbindungsabbruch fest und speichern die Daten dann lokal. Diese werden automatisch synchronisiert, sobald eine Verbindung wieder steht.

MES-Projekte: So wird das Netzwerk sicher
Autor: Markus Müller, Vetriebsleiter Schmid Engineering GmbH

Natürlich ist die Versuchung groß, für die Fertigung auf günstige Standard-Hardware zurückzugreifen. Temperaturschwankungen und vor allem die Hitze, welche im Sommer entstehen kann, halten diese Systeme nicht aus. Zudem ist die Spannungsversorgung in einer Produktionshalle größeren Schwankungen ausgesetzt als bei anderen Anwendungen, wie etwa im Back-Office-Bereich. Daher ist der Einsatz von industrietauglicher Kommunikationshardware wie beispielsweise einem Industrial Ethernet Switch unabdingbar, der auf die Bedingungen zugeschnitten ist.

Warum Wireless-Netzwerk im MES-Projekt nicht die erste Wahl sind

In Produktionshallen ist mit starken Störungen durch Anlaufströme oder ähnliches zu rechnen, die die WLAN-Konnektivität an ihre Grenzen bringt. Netzwerke in der Fertigung sollten daher nicht auf WLAN basieren, sondern kabelgebunden ausgeführt werden – bei großen Hallen bieten sich sogar auch Glasfaserleitungen an, den mit „normalen“ Ethernet ist bei rund 100 Metern Kabellänge Schluss. Dann müssen die Signale verstärkt werden.

Zudem ist es sinnvoll, möglichst wenige Knotenpunkte (Switches) zu verbauen. Daher sollte nicht jede Maschine über einen eigenen Switch angeschlossen werden, sondern mehrere Maschinen sollten sich einem Switch teilen, so dass nicht mehrere Switches hintereinander geschaltet sind. Denn die Hintereinanderschaltung hat den Nachteil, dass sich Fehlerquellen in der Kommunikation so teils nur sehr schwer aufspüren lassen. Weniger Switches bedeuten aber auch längere Kabel und es stellt sich dann Frage nach der Glasfaser-Leitung.

Maschine nie direkt ans Netz: So wird die Verbindung sicher und zuverlässig

Eine Produktionsanlage hat nichts in einem Büronetzwerk zu suchen. Da Maschinen als Investitionsgut oft sehr lange laufen, sind die verbauten Industrie-PCs sind oft älter als die Office-PCs und Updates sind nicht so einfach möglich. Daher müssen Produktionsnetze immer vom restlichen Firmennetzwerk getrennt werden und sollten zudem keine Internetverbindung haben.

Die Kommunikation erfolgt über einen entsprechenden Server, der mit dem Produktionsnetz und der Firmennetzwerk kommuniziert und so die Verbindungen absichert. Diese Netze werden meist als virtuelle Netzwerke (VLAN) ausgeführt und nur über den Switch oder die Firewall entsprechend parametriert. Hier kann man auf Managed Router oder SmartManaged Router setzen, um die entsprechenden VLANs und die Firewall-Einstellungen einrichten zu können.

Warum 5G (noch) nicht viel ändert

Viele KMU verwenden für Prozessdaten heute noch immer keine Wireless-Lösungen. Denn eine flächendeckende und zuverlässige Ausleuchtung von Wireless-Netzwerken ist weder einfach noch günstig. Auch das Thema 5G hat es bislang nicht geschafft, die Unternehmen zu überzeugen.

Für zukünftige Anforderungen ist 5G sicherlich interessant, allerdings ist die entsprechende Infrastruktur für die Netze noch nicht verfügbar. Wichtig ist dann aber vor allem, dass die Daten auch entsprechend sicher übertragen werden und ankommen. Auch hier gilt wieder, dass die Intelligenz maschinennah sein muss und im Falle des Ausfalls die Daten puffern oder zumindest den Verbindungsabbruch feststellen kann. Generell stellt die 5G-Technologie immer eine Verbindung ins Internet her. Ohne entsprechende Absicherung wäre also die Anlage auch für einen Angriff von außen erreichbar. Entsprechende Maßnahmen müssen hier getroffen werden.

OPC UA: Wie senden auch alte Maschine ihre Daten ans MES?

OPC-UA ist Industrie 4.0-Standard, auf den die meisten Unternehmen gerne setzen würden. Aber meist kommen die Firmen mit dem vorhandenen Maschinenpark schnell an ihre Grenzen. Während neue Maschinen meist schon über die OPC-UA-Konnektivität verfügen, unterstützen ältere Maschinen die relativ neue Schnittstelle nicht.

DataServer: Zentrale Datendrehscheibe

Eine Möglichkeit, um auch die älteren Maschinen anzubinden, stellt der DataServer von Schmid Engineering dar. Durch diesen haben Unternehmen die Möglichkeit, den OPC-UA-Standard für ihre Anlage nachzurüsten. Der direkte Zugriff auf die Steuerungen ermöglicht das Auslesen und Schreiben aller Informationen und schafft eine bidirektionale Kommunikationsplattform.

Die Plattform tauscht Daten zwischen verschiedenen Automations- und Informationssystemen aus. Die vorhandenen Protokolle und Schnittstellen sorgen bei dieser OPC-UA-Lösung für lückenlosen Informationsfluss und führen Daten und Informationen aus verschiedensten Quellen zusammen. Für die Endanwendungen reduziert sich die Zahl externer Kommunikationsverbindungen; die Zuverlässigkeit erhöht sich. Die Nutzung von Netzwerk-, Geräte und Systemressourcen wird schmal gehalten, Unterbrechungen im Datenfluss minimiert. Als zentrale Verteilungsstelle verteilt der DataServer die Daten auf unterschiedliche Systeme und Protokolle wie MES, MDE und BDE, SQL-Datenbanken, Webservices, OPC-UA, Schnittstellendateien und CAQ-Systeme.


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