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(Bild: TQ-Systems)

Robotic Production Line

Die Fabrik der Zukunft. TQ-Systems

Rasant ging es im Consumer-Bereich zu: Hier haben beispielsweise Fitness-Tracker, Smartwatches und mobile Geräte längst Einzug gehalten. Daten und Informationen werden rege geteilt. Cloud-basierende Anwendungen geben den Anwendern beispielsweise Feedback zu Kalorienverbrauch und Trainingsstatus und spornen an, neue Herausforderungen anzunehmen. Finanziert wird dies durch die breite Masse der Anwender sowie Firmen im Hintergrund, die ihren Mehrwert aus der großen Datenbasis der vielen Anwender ziehen.

Wie sieht es im industriellen Umfeld aus?

Gerade im industriellen Umfeld besteht noch Nachholbedarf. Denn zukünftig wird die Nutzung von Daten für die Gewinnung von Informationen eine zentrale Rolle bei der Optimierung von Prozessen, Reduzierung von Kosten und Automatisierung von Abläufen schaffen. Nutzen und Mehrwert von industriellen IoT-Anwendungen stehen im Fokus. Investitionen im industriellen Umfeld zielen auf definierte Anwendungen und Verbesserungsprozesse ab. Hierfür müssen auch entsprechende Investitionen getätigt werden. Im Gegensatz zum Consumer-Umfeld werden diese jedoch nicht über eine große Community getragen. Vielmehr werden hier dedizierte ROI-Rechnungen aufgestellt. Für Produktmanagement und Entwicklung heißt es deshalb, günstige und dennoch industrietaugliche Lösungen zu realisieren – und das mit überschaubaren Aufwänden.

Zudem gibt es im industriellen Umfeld zahlreiche weitere Herausforderungen: Das Ökosystem ist sehr divers und unterschiedliche Standards gilt es, unter einen Hut zu bringen. Bestehende Systeme im Feld müssen ebenso in die Gesamtlösung integriert werden können wie neue Systeme. Zudem ist der Umgang mit Daten sehr viel diffiziler als im privaten Bereich. Erhöhte Sicherheitsvorkehrungen sind erforderlich.

Im ersten Schritt macht es in vielen Fällen Sinn, über Lösungsansätze für bestehende Systeme und Konzepte nachzudenken. Gateways ermöglichen es, Daten abzugreifen, in ein einheitliches Datenformat zu bringen und über standardisierte Schnittstellen den übergeordneten Systemen zur Verfügung zu stellen. Damit ist es auch möglich, Sicherheitsaspekte losgelöst vom bestehenden System zu implementieren und zu pflegen. Lokale Datenspeicherung und Vorverarbeitung im Gateway helfen, die Datenflut im Netzwerk auf ein notwendiges Maß zu begrenzen. Es werden also nicht alle Daten auf simple Weise 1:1 weitergeleitet, sondern nur Informationen, die aktuell für die übergeordnete Auswertung und Optimierung von Prozessen benötigt werden. Bei Störungen oder Sollwertabweichungen kann nach Alarmierung auf gespeicherte Daten im Gateway zurückgegriffen werden. Gleichzeitig kann im Gateway auch entschieden werden, wer auf welche Daten zugreifen darf. Intelligente Gateways sind also oft mehr als nur ein Dolmetscher und sollten deshalb auch zukunftsorientiert mit genügend Rechenleistung und Speicher ausgestattet sein.

IP-basierende Schnittstellen etablieren sich als übergreifender Standard, sodass Gateways typischerweise über mindestens einen 10/100-Ethernet-Port beziehungsweise Gigabit-Ethernet-Port verfügen. Sie können durch Erweiterungen wie (Time-Sensitive Network) nun eine Durchgängigkeit von der IT-Ebene bis hinunter zur echtzeitkritischen Sensor- und Aktor-Ebene abdecken. Bei einer Wireless-Anbindung erfolgt die Kommunikation nach oben über WLAN oder zellular über 2G/3G/. Softwareseitig wird beispielsweise über UA eine herstellerunabhängige Standardisierung für Datenmodelle und Kommunikationsprotokolle ermöglicht.

Lesen Sie auf der nächsten Seite: Industrial-Firewalls als sicheres Bindeglied

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Die Industrial-Firewall von TQ schützt Industrieanlagen und Systeme zuverlässig, bietet Funktionen wie Stealth-Mode und ermöglicht die automatische Verschlüsselung/Entschlüsselung von Kommunikationsprotokollen wie ftp/sftp. TQ-Systems

Es gibt viele Systeme, die IP-basierende Kommunikation nutzen, aber bisher nur in abgeschlossenen Systemumgebungen eingebunden wurden. Das trifft beispielsweise auf viele Investitionsgüter wie Maschinen und Anlagen im industriellen Umfeld zu. Im Zuge der und Einbindung der Anlagen in Smart-Manufacturing-Konzepten und Industrie 4.0 muss aber eine Zugänglichkeit auch über das Internet ermöglicht werden. Dadurch ist es möglich, gewinnbringende Zusatzdienste wie Predictive Maintenance oder Service-Unterstützung seitens des Anlagenherstellers anzubieten. Um die notwendigen Sicherheitsaspekte abdecken zu können, werden Firewalls eingesetzt. Standard-IT-Firewalls sind hierfür aber oft nicht geeignet, da sie nicht für die speziellen Bedürfnisse im industriellen Umfeld konzipiert wurden. Das betrifft nicht nur die physikalischen und elektrischen Eigenschaften wie Gehäuse, Spannungsversorgung, Temperaturbeständigkeit und Robustheit. Vielmehr fehlen oftmals wichtige Funktionen und Einstellungsmöglichkeiten, die im Industrial-IoT-Umfeld benötigt werden. Industrial-Firewalls können sehr genau auf die Anforderungen der Anlage abgestimmt werden. Auch Zusatzfunktionen wie die automatische Verschlüsselung / Entschlüsselung von Protokollen, wie beispielsweise ftp/sftp, werden hier unterstützt.

Auch für neue Konzepte

Bei der Konzeption und Realisierung von neuen Geräten, Anlagen und Systemen spielt vor allem die Frage der sicheren Anbindung eine zentrale Rolle. Das Thema ist jedoch sehr komplex und bedarf im Betrieb einer stetigen Pflege und Aktualisierung, um die notwendige Sicherheit kurz-, mittel- und langfristig zu gewährleisten. Vielen Firmen fehlt es hier allerdings an Know-how-Trägern und Ressourcen für die Umsetzung und Pflege. Deshalb macht es in vielen Fällen auch hier Sinn, die eigentliche Applikation von der sicherheitskritischen IoT-Anbindung zu trennen. Somit ist es also auch bei Neuentwicklungen ratsam, über den Einsatz einer systematisch und/oder physikalisch getrennten Industrial-Firewall-Lösung nachzudenken. Dadurch können Produktpflege und Sicherheits-Updates parallel und unabhängig voneinander von Spezialisten im jeweils notwendigen Maße wahrgenommen werden. Gut abgestimmte Systeme profitieren dabei also von der Kombination aus stabilem Produkt und stets aktueller und höchst zuverlässiger Sicherheitslösung.

Zusammenarbeit und modularer Aufbau

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Mit dem Smarc-Modul TQMxE39S bietet TQ eine leistungsfähige Kernkomponente für zeitsynchrone IIoT-Applikationen mit IEEE1588- und TSN-Support. Die eingesetzten Intel Atom E39xx Prozessoren unterstützen die Intel-Time-Coordinated-Computing (TCC) -Technologie für die mikrosekundengenaue Synchronisation von Funktionen und Netzwerken in echtzeitfähigen Industrie-4.0-Anwendungen. TQ-Systems

TQ unterstützt nicht nur bei der Konzeption rund um herstellerunabhängige Industrial-IoT-Anwendungen, sondern bietet auch einen großen Erfahrungsschatz in Sachen Entwicklung und Produktion. Ein umfangreiches Portfolio an Embedded-Modulen und Lösungsbausteinen im Bereich x86, und Power-Architecture bilden die Grundlage für kundenspezifische Lösungen, die oft auch in einer engen Abstimmung und Zusammenarbeit mit der Entwicklungsabteilung des Kunden entstehen. Standard-Geräteplattformen für Gateways, Edge-Server und Industrial-Firewalls helfen, Industrie-4.0-Systemkonzepte schnell und kosteneffizient umzusetzen.

Harald Maier

600_TQ_Harald Maier
Business Development Manager x86 / IoT, TQ-Systems

(ah)

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