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Ready-to-go-Lösungen von FP Inovolabs für das Edge-Computing

Sichere Digitalisierung von Anlagen
Edge-Computing-Lösungen von FP Inovolabs

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FP Inovolabs, Spezialist für die Entwicklung kompletter, serienreifer Hard- und Software in Berlin, bietet nun auch IoT-Lösungen. Das Unternehmen konzipiert kundenspezifische, sichere Gesamtlösungen, die auch dezentrale Anlagen oder Anlagen mit alten Steuerungen sicher mit dem IoT verbinden und eine objektorientierte Darstellung aller Maschinen und Installationen ermöglichen. Stefan Körte, ausgewiesener Spezialist für die Automatisierung, baut Vertrieb und Marketing für diesen neuen Geschäftsbereich auf. Im Interview erklärt er das IoT-Geschäftsmodell des Unternehmens.

Die Fragen stellte Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Herr Körte, Sie sind Spezialist für Automatisierung und IoT. Welche Aufgaben haben Sie bei FP Inovolabs in Berlin übernommen?

Stefan Körte: FP Inovolabs ist ein Tochterunternehmen der Francotyp-Gruppe, die für ihre absolut sichere und zuverlässige Frankiertechnik bekannt ist. Inovolabs hat im letzten Jahr begonnen, einen Geschäftsbereich IoT aufzubauen. Francotyp-Postalia verfügt über langjährige Erfahrung bei der hoch sicheren Datenkommunikation zwischen Cloud und Frankiermaschinen. Weil es dabei in der Regel um hohe Geldbeträge geht, spielt die Security speziell bei Schreibzugriffen eine wichtige Rolle. Viele umgehen bei IoT das Thema, indem sie nur Lesezugriffe zulassen. Cloud- und Edge-Computing lassen sich jedoch nur optimal nutzen, wenn beides sicher möglich sind. FP Inovolabs möchte dieses Know-how nutzen und hat mit Tixi außerdem einen Hersteller von IoT-Gateways übernommen, sodass die Berliner heute ein integriertes Portfolio aus Hard- und Software sowie Security bieten können. Das Unternehmen bietet heute kundenspezifische Lösungen und konfiguriert Gateways in der Edge-Funktionalität entsprechend den Anforderungen der Kunden. Inovolabs liefert immer eine maßgeschneiderte Edge-Lösung. Meine Aufgabe ist es aktuell, Vertrieb und Marketing aufzubauen.

elektro AUTOMATION: Alle Daten in die Cloud zu senden galt lange als Devise in der Automatisierung. Längst hat gilt die Erkenntnis, dass nicht alle Daten in die Cloud gesendet werden müssen. Welche Gründe sprechen für das Edge-Computing?

Körte: In der Edge sind im Prinzip drei Funktionalitäten kombiniert. Zum einen ist das die Data Aggregation. Dabei übernimmt das Edge-Gateway die Aufgabe, die in der Peripherie bzw. dem OT-Bereich entstehenden Daten einzusammeln bzw. aus der SPS rückwirkungsfrei zu erfassen. Eine weitere Funktionalität besteht darin, über integrierte I/Os zusätzliche Daten zu generieren. So lassen sich beispielsweise Barcodescanner auslesen oder Drucker ansteuern. Außerdem können über diskrete Ein- und Ausgänge Mess-, Analog- oder Digitalwerte sowie Schaltzustände erfasst bzw. ausgelöst werden. Die Vielfalt an Schnittstellen wird mittels der Software im IoT-Gateway verwaltet. Der nächste Schritt besteht darin, die Daten zu verdichten. Die große Zahl von Daten aus dem Prozess ist in ihrer Gesamtheit für eine Cloud-Applikation meist nicht erforderlich. Die Cloud-Software benötigt vielmehr bestimmte Informationen zu bestimmten Zeiten in einer definierten Genauigkeit. Diese Informationen lassen sich schon in der Edge generieren. Das können beispielsweise Verknüpfungen von verschiedenen Datenpunkten sein, oder auch Messwerte, die skaliert in bestimmten Intervallen in die Cloud gesendet werden. Oft interessiert nur, ob ein Messwert bestimmte Grenzen über- oder unterschreitet, sodass eine Warnung erfolgen kann.

elektro AUTOMATION: Wie lässt sich der Traffic reduzieren?

Körte: Eine weitere Kernaufgabe des Edge-Computings besteht darin, die ermittelten Informationen so zu strukturieren, dass sie mit den verwendeten Cloudsystemen oder der IT-Plattform kongruent sind, sodass die IT-Plattformen die Informationen ohne weitere Anpassungen lesen können. So lassen sich solche Informationen beispielsweise als OPC-UA- oder als MQTT-Objekte definieren oder mittels HTTPS direkt in ein Leitsystem einspielen. In dieser Ebene der Business Logic können auch bestimmte Kontrollfunktionen ausgeführt werden, wie eine überlagerte Prozesssteuerung durch die I/Os in den Gateways. Das reduziert den Traffic, die Latenzzeiten werden berechenbar und das funktioniert auch, wenn die Cloud nicht online ist. Das IoT-Gateway wird über einen Webserver so konfiguriert, dass die Visualisierung mit einem beliebigen Browser auf einem beliebigen Endgerät möglich ist.

elektro AUTOMATION: Betrachtet man die Zielgruppen, welche Interessen verfolgen Maschinenbauer und Maschinenbetreiber? Welche Unterstützung bietet dazu Ihr Unternehmen?

Körte: Für den Maschinenbauer ist in erster Linie die Data Aggregation wichtig. Dazu benötigt er einen Cloud-Anschluss mittels OPC UA oder MQTT; quasi als Steckdose zur Cloud. Was er nicht möchte ist, dass all seine internen Daten und Abläufe aus den Maschinen transparent in irgendeine Instanz geladen werden. Daraus wären Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Maschinen möglich. Werden die Daten auf der Edge-Ebene verarbeitet, hat der Maschinenbauer die Hoheit. Der Betreiber von Maschinen wiederum möchte seinen Gesamtprozess effizient gestalten und idealerweise alle Informationen von allen angeschlossenen Maschinenanlagen in einheitlicher Form in seiner IT-Plattform zur Verfügung stellen. Um dann frei zu sein, eine Cloud-Applikationen zu realisieren, die auf die Daten seines gesamtes OT-Gebiets zugreifen kann. Den Maschinenbetreiber interessiert, ob die Maschine im vorgesehenen Bereich arbeitet, der Output passt und Grenzwerte über- oder unterschritten werden.

elektro AUTOMATION: Was umfasst Portfolio und Serviceangebot von FP Inovolabs?

Körte: Das Unternehmen liefert maßgeschneiderte Edge-Gateways an die Maschinenbauer. Ein Gateway, dass die Schnittstellen verwaltet, die Daten aggregiert und sie abstrahiert, sodass sie den Anforderungen der Kunden-IT entsprechen. Dass die Abläufe innerhalb der Maschine geschützt bleiben, ist ein ganz wichtiges Kriterium. Selbstverständlich wird der Anwender irgendwann auch eine Runtime in der IT-Ebene nutzen wollen, um den Gesamtprozess zu steuern. Da das Tempo immer vom schwächsten Glied einer Kette von Maschinen bestimmt wird, ist eine Prozesssteuerung auf der IT-Ebene effizient. Dann sollte die Software automatisiert auch bestimmte Parameter in die einzelnen Maschinen schreiben können. Dazu muss jedoch der schreibende Zugriff erlaubt sein. Da setzt die Technologie von FP Inovolabs an. Schreibende Zugriffe sind in drei Stufen zwischen Standard, Mittel und Hochsicher skalierbar. Dabei kommt auch das Know-How der Muttergesellschaft zum Einsatz.

elektro AUTOMATION: Neuanlagen lassen sich einfach mit moderner Technik ausstatten, welche Rolle spielt das Retrofit?

Körte: Schaut man sich im industriellen Umfeld um stellt man fest, dass vor allem für bestehende Maschinenparks IoT-Lösungen gesucht werden. Realität ist, dass unterschiedliche Steuerungen von verschiedenen Herstellern aus verschiedenen Generationen auf der Basis verschiedener Feldbusse und Ethernet-Protokolle im Einsatz sind. Weit über 80 % der Anfragen betreffen das Retrofit. Bei Großmaschinen wie Pressen betragen die Laufzeiten bis zu 30 Jahre. Während Greenfield-Applikationen direkt out of the box realisiert werden können, decken wir mit unserem Konzept auch die 80 % Retrofit-Applikationen ab. Wir können die Schnittstellen verwalten, von der Uraltmaschine bis zur Neuanlage. Bei den Uraltmaschinen müssen wir dann einzelne Daten über diskrete Analog- oder Digital-IOs einsammeln oder über Schnittstellen wie Modbus.

elektro AUTOMATION: Um die Aufgaben des Edge Computings zu lösen, sind skalierbare Geräte und Softwaremodule notwendig, wie sieht das Angebot des Unternehmens aus?

Körte: FP Inovolabs bietet skalierbare Hardware. Wir haben verschiedene Module im Portfolio, beginnend bei relativ kleinen Kompaktmodulen, die nur die wichtigsten Schnittstellen an Board haben und über Erweiterungsmodule individualisiert werden können, bis zu leistungsfähigen Geräten. Die Software ist ohnehin modular. Damit bieten wir einen Service an, bei dem wir Data Aggregation und Control Logic als Dienstleistungen in die Gateways integrieren. Damit verlagern wir im Prinzip einen Teil der Software-Lösung auf die Edge-Ebene, sodass in der Cloud weniger Kosten entstehen.

elektro AUTOMATION: Was gehörtzu den Funktionalitäten des Edge Computings? Welche dieser Funktionen sind in der Software der Lösungen von FP Inovolabs integriert?

Körte: Wir arbeiten mit einem auf XML basierenden System, mit dem sich nahezu alle Funktionen programmieren lassen. So gibt es Funktionsbausteine, um einen seriellen String auszulesen. Ein weiterer dient dazu, Modbus zu lesen und zu schreiben. Weiterhin gibt es Funktionsbausteine, die die Control Logic managen. Als diese Funktionen integrieren wir als Dienstleistung zu betriebsbereiten Lösungen. Natürlich wäre es einfacher, gemäß IEC 61131 zu programmieren, was wir als Option demnächst anbieten wollen. XML stellt einen Kompromiss dar, zwischen reiner Hochsprache wie C++ oder der SPS-Programmierung. XML ist ein textorientiertes System, mit dem ein Anwender ebenso arbeiten kann wie ein Dienstleister oder Systemintegrator. Obwohl die Linux-Basis viele Freiheitsgrade bietet, ist sie eher für den OEM-Bereich interessant, beispielsweise, wenn ein Anwender ein Gateway in Echtzeit programmieren möchte.

elektro AUTOMATION: Der Security-Aspekt spielt eine wichtige Rolle. Wie beurteilen Sie die Sicherheit heute verfügbarer Edge-Computing-Lösungen, was zeichnet die Lösungen von FP Inovolabs aus?

Körte: Basistechnologien sind HTTPS und VPN Tunneling. HTTPS ist standardmäßig verschlüsselt und die Übertragung kann auch über VPN erfolgen. VPN bietet nicht nur eine hohe Sicherheit, sondern auch eine gute Adressverwaltung. Gerade bei weit verteilten Anlagen lassen sich unterschiedliche lokale Adressen über die virtuellen VPN-Adressen zusammenfassen. VPN ist Standardtechnik, wobei wir noch einen Schritt weitergehen. Da wir eine Edge-Infrastruktur liefern, bieten wir auch zu diesem Thema neben den Gateways Service an. So kann ein Anwender beispielsweise die Verwaltung der Zugriffsrechte aller seiner Edge-Gateways über einen zentralen VPN-Server konfigurieren. Damit lassen sich auch automatisierte Systemupdates durchführen. Das ist für die Anwender interessant, die eine große Zahl von Gateways betreiben. Im Laufe des Jahres werden wir außerdem Hardwaresicherheitsmodule integrieren. Diese HSMs werden weltweit zentral über einen HSM-Server verwaltet. Dort findet auch das Zertifikatshandling statt, wobei jedes der Module ein Zertifikat bekommt und automatisch gewartet wird. Dieses Zertifikat ist nicht manipulierbar. Die Hardware ist so konzipiert, dass sie sich selbst zerstört und alle Informationen löscht, beim Versuch, ausgelesen zu werden. Diese Module werden direkt in Berlin in einem abgesicherten Bereich gefertigt. Die Produktion wird jedes Jahr sowohl von der deutschen als auch von der amerikanischen Post auditiert.

Weitere Details

http://hier.pro/ZSLWv

Kontakt:
FP InovoLabs GmbH
Prenzlauer Promenade 28
13089 Berlin
Tel.: +4930 220660 601
E-Mail: info@inovolabs.com
Website: www.inovolabs.com


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