Edge Computing und Wireless optimieren Industrieanwendungen

Jahrelang waren industrielle Produktionsumgebungen abgeschottet von der klassischen IT, führten ein Inseldasein. Mit dem Siegeszug von Industrie 4.0 wurden die alten Strukturen aufgebrochen, wodurch die klassische IT und OT zunehmend integriert werden. Das Industrial Internet of Things (IIoT) ermöglicht heute die Einbindung einer Vielzahl von Komponenten. Hinzu kommen neue Technologien, die im industriellen Umfeld neue Anwendungen ermöglichen.

Diese dynamische Entwicklung schreitet weiterhin zügig voran. Bis 2025 werden rund 75.000 Millionen Maschinen in das Internet of Things (IoT) und das Industrial Internet of Things eingebunden sein, prognostizieren die führenden Marktforschungsinstitute. Das jährliche Wachstum wird auf 31 Prozent taxiert. Diese Entwicklung bedeutet auch, dass weltweit gigantische Datenmengen generiert werden, die zuverlässig, schnell und sicher ausgewertet und verteilt werden wollen. Das erfordert zuverlässige Konnektivität und Kommunikation.

Konnektivität ist im IIoT das A und O

Komplexe Lösungen, die in rauen Industrieumgebungen zum Einsatz kommen, benötigen die reibungslose Zusammenarbeit von Hardware, Software sowie die zuverlässige und sichere Verbindung zu den eingesetzten Produktionssystemen. Nur so kann die erfolgreiche Umsetzung der digitalen Transformation in der Fertigungsindustrie funktionieren. Daher sind in IIoT-Umgebungen flexible Konnektivitäts-Lösungen gefragt. Sie sind das Fundament für einen hohen Automatisierungsgrad und die zielsichere Datenverarbeitung unterschiedlicher Maschinen- und Anlagensensoren. Reibungslose Konnektivität ist zudem die Grundvoraussetzung für Echtzeitlösungen – angefangen bei der effizienten Datenerfassung und -übertragung bis hin zur Datenanalyse am Edge. Auf diese Weise lassen sich im Maschinenpark unterschiedliche Gerätegenerationen in neue Anwendungen einbinden, beispielsweise in Predictive Maintenance, die AI-basierte vorausschauende Wartung von Komponenten.

Digitalisierung braucht Standards

Die Fabeagle-connect-Grafik mit den Protokollen und Schnittstellen. Kontron

Maßgeblich für eine weitreichende Integration sind flexible Netzwerk-Tools, die alle gängigen Industrie-4.0- und IoT-Schnittstellen als Standard für die eingesetzten Maschinen offerieren. Sinnvoll ist in diesem Umfeld eine Software-Plattform, die von Haus aus über eine breite Palette an Schnittstellen und Standard-Protokollen verfügt. Das vereinfacht die Übertragung von Fertigungsdaten aus SCADA-, MES- und Big-Data-Anwendungen über REST, MQTT, FTP, TCP/IP oder AMQP. Darüber hinaus sollen Sensoren, SPS-Steuerungen und Edge-Computer über Feldbusse wie CAN, Profibus und TSN sowie Protokolle wie zum Beispiel OPC UA über eine solche Plattform problemlos vernetzt werden können.

Datengetrieben und fokussiert auf die nahtlose Integration von IT und OT, ermöglicht Kontron mit Susietec Lösungen für die ganzheitliche Digitalisierung im industriellen Umfeld. Bestehende Prozesse, in denen Menschen, Geräte und Systeme interaktiv agieren, lassen sich damit problemlos optimieren, um die Automatisierung gemeinsamer Arbeitsabläufe zu ermöglichen. Unternehmen können so ihre Abläufe rationalisieren, ihre Effizienz steigern und Kosten sparen. Bestehende und neue Datenquellen werden optimal genutzt, was einen erhöhten Mehrwert schafft.

Neue Prozessoren reduzieren Latenzzeiten

COM-Express-Modul mit einem Intel-Core-Prozessor der 11. Generation Kontron

Die Reduzierung von Jitter und Latenzzeiten sind für die Echtzeit-Anbindung von Steuerungssystemen ein zentrales Thema. Time Sensitive Networking (TSN) ist hier eine probate Option. Kosteneinsparungen bieten neue Prozessoren mit integrierter TSN-Funktionalität, wie sie von NXP oder Intel aktuell angeboten werden. Die Intel-Core-i-Prozessoren der 11. Generation bieten einen 2,5-GbE-TSN-Port, der neueste Intel-Atom-Prozessor einen 1-GbE-TSN-Port. Kontrons kürzlich aktualisiertes TSN-Starterkit basiert auf den neuesten Standards IEEE 802.1Qbu- und 802.1CB, mit denen sich Latenz und Jitter reduzieren lassen und die redundante Frameübertragung für ausfallsichere Verbindungen garantieren.

5G: Kommunikation der nächsten Generation

TSN-Starterkit Kontron

Im industriellen Umfeld spielt die schnelle Verfügbarkeit von Echtzeitdaten eine zentrale Rolle. Mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G bieten sich hier völlig neue Möglichkeiten, denn er stellt enorme Bandbreiten zur Verfügung und ermöglicht Echtzeitanwendungen sowie den Aufbau großer Teilnehmerkreise. Hinzu kommt der hohe Sicherheitsfaktor.

5G ermöglicht in Smart Factories die einfache Realisierung privater Netze. 5G-Netze sind sehr anpassungsfähig und in hohem Maße skalierbar. Diese Flexibilität ermöglicht beispielsweise in privaten Industrienetzen die Einrichtung eines drahtlosen Backbones. Das vereinfacht die Implementierung und sichere Vernetzung flexibler Fertigungszellen, Roboter und AGVs. Kontron verfügt im Bereich der „Mission Critical Communication“ über einen großen Technologiepool und kann für die weitere Adaption von 5G auf die langjährige Erfahrung seiner Communication-Teams aufbauen und Synergien nutzen. Eine weitere Einsatzoption für 5G-Netze ist die drahtlose Steuerung und Überwachung von Maschinen und Geräten in industriellen Umgebungen mit geringster Latenz, z.B. in Verbindung mit OPC UA over TSN.

Der Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Verbindungen steigt nicht nur im industriellen Umfeld. Der Trend zum Homeoffice sowie das Pandemie-bedingte Lernen auf Distanz speisen die Nachfrage nach schnellen Verbindungen. In den nächsten Monaten ist daher verstärkt mit Investitionen in die Aufrüstung der Breitband-Zugangsnetzes auf der Basis von 10G-PON (Passive Optical Network) -Lösungen zu rechnen. Marktforscher gehen davon aus, dass sich 10G-PON innerhalb der nächsten zwei Jahre zur dominierenden neuen Festnetz-Breitbandzugangstechnologie entwickelt.

(neu)