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Kommunikation als Haupttreiber

Herausforderungen auf dem Weg in eine neue Produktionswelt
Kommunikation als Haupttreiber

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In der vierten industriellen Revolution organisiert sich die Fabrik selbst. Aus starren, unflexiblen Fertigungsanlagen werden modulare, effiziente und ressourcenschonende smarte Fabriken. In diesen Smart Factories herrscht eine völlig neue Produktionslogik: Die Produkte sind eindeutig identifizierbar, jederzeit lokalisierbar und kennen ihre Historie, den aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand. Die eingebetteten Produktionssysteme sind vertikal mit betriebswirtschaftlichen Prozessen in den Fabriken und Unternehmen vernetzt und horizontal zu verteilten, in Echtzeit steuerbaren Wertschöpfungsnetzwerken verknüpft – von der Bestellung bis zur Lieferung.

Horst Kalla ist Fachpresse-Referent bei Weidmüller in Detmold

Gleichzeitig ermöglichen und erfordern sie ein durchgängiges Engineering über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts einschließlich seines Produktionssystems hinweg. Industrie 4.0 hat das Potenzial, weltweit die industrielle Fertigung komplett neu zu gestalten und auszurichten. Der Wandel wird mit vielen kleinen und großen Projekten erfolgen, über Jahre hinweg. Das Internet bildet als Kommunikationsplattform die Basis, in der Maschinen zu einem intelligent vernetzten Fertigungsprozess zusammengeschlossen sind und untereinander sowie mit den zu produzierenden Produkten kommunizieren. Die skizzierte Vision mag auf den ersten Blick utopisch anmuten, doch sie lässt sich im Zusammenspiel mit den derzeitigen Technologien bereits realisieren.
Innerhalb des Trends zu Industrie 4.0 treiben Informations- und Kommunikationstechnologien die Entwicklung voran. Das Entwicklungsziel von Weidmüller ist, diese Technologien sinnvoll mit Komponenten und Applikationen der Kunden zu Lösungen zu verknüpfen. Noch steht Industrie 4.0 am Anfang, an dem verschiedene Firmen und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Konzepten und Ambitionen evolutionär arbeiten. Längerfristiges Ziel ist die Gestaltung einer Automatisierungsstruktur, die – mit wandlungsfähigen Produktionsanlagen – schnell, einfach und wettbewerbsfähig auf Kundenwünsche reagiert. Hierzu sind alle Komponenten über ein Netzwerk verbunden, in dem sie untereinander kommunizieren.
Integration von Schnittstellen
Die Anforderungen an die Flexibilität der Produktionssysteme nehmen massiv zu, sie müssen wandlungsfähiger ausgelegt sein. Künftig erfolgt die Steuerung nicht mehr Top-down, sondern die Werkstoffe erhalten bereits Informationen darüber, welche verschiedenen Fertigungsschritte sie durchlaufen, bis am Ende das kundenindividuelle Produkt zur Auslieferung ansteht. Eine besondere Herausforderung wird die Absicherung des Netzwerks gegen unbefugte Eingriffe sein. Die neuen Automatisierungskonzepte werden gekennzeichnet sein durch signifikant mehr Interaktionen, also durch eine deutlich stärkere autonome Steuerung der Produk- tionseinrichtungen und des Datenaustauschs. Generell beginnt Industrie 4.0 erst, wenn die Komponente selbst weiß, welche Daten sie benötigt. Diese – bislang nicht verfügbaren – Methoden und Mechanismen gilt es zu entwickeln. Weidmüller arbeitet daran, wie bereits verfügbare oder neue Produkte in diese Welt integriert werden können. Dabei gilt es, die Produkte hinsichtlich der Informations- und Kommunikationstechnologien zu ertüchtigen.
Damit sich innovative Produktionsprozesse durchsetzen können, bedarf es leistungsfähiger, innovativer Komponenten für sichere und gigabitfähige Kommunikationsnetzwerke. Aufgrund der wachsenden Anzahl an Netzwerkteilnehmern bestehen hohe Sicherheitsanforderungen an die Kommunikation, was die Verwendung IPv6-fähiger Industrial-Ethernet-Geräte unabdingbar macht. Mit Switchen und Routern aus dem praxisgerechten Portfolio ermöglicht Weidmüller eine zuverlässige Kommunikation in der vierten industriellen Revolution.
Managed Gigabit-Switches
Weidmüller offeriert zwei IPv6-fähige Produktfamilien von Switches, die Value Line und die Premium Line. Die Managed Gigabit-Switches der Produktfamilie Premium Line sind für den High-End-Bereich konzipiert: Sie verfügen über erweiterte Management- sowie Sicherheitsfunktionen und eignen sich damit für anspruchsvolle Netzwerklösungen. Die Geräte sind mit Gigabit-Ethernet- und Fast-Ethernet-Ports lieferbar. Varianten mit Full-Gigabit-Ethernet sowie Power-over-Ethernet runden das Programm ab. Dank integrierter Ringredundanz-Technologie mit einer Wiederherstellungszeit von weniger als 20 ms sichern diese Geräte die Zuverlässigkeit industrieller Netzwerke. Managed Gigabit Ethernet Switches unterstützen folgende Standard-Protokolle und Funktionen in industriellen und Backbone-Netzwerken: IEEE 1588 PTP, Modbus/TCP, LLDP, SNMP Inform, QoS, IGMP snooping, VLAN, IEEE 802.1X, HTTPS, SNMPv3 und SSH. Optionale SFP-Transceiver bieten ein hohes Maß an Flexibilität bei der Einbindung in LWL-Netze. Gigabit-Switches der Premium Line sind als Full-Level-managed-Switches ausgelegt. Verfügbar sind Varianten mit Gigabit-Uplink-Ports und Fast-Ethernet Ports sowie Full-Gigabit Varianten mit bis zu 9 Gigabit-Ports.
Gigabit-Security-Router
Wenn es darum geht, dass Anwender auf ihre Maschinen und Anlagen sicher, zuverlässig sowie standortunabhängig zugreifen können, ist der Router als VPN-Zugangspunkt ideal geeignet. Der Gigabit-Industrial-Security-Router des Anbieters verlagert die Vorteile der Ethernet-Kommunikation in die industrielle Automatisierungstechnik. Die Indus-trial-Security-Router mit zwei Gigabit-Ports (LAN/WAN) bieten statisches oder dynamisches Routing und unterstützen RIPv2/ OSPF. Die Router leiten den Datenverkehr kontrolliert zwischen geswitchten Ethernet-Netzwerken (IP-Routing) weiter. Sie reduzieren Netzwerklasten durch Aufteilung in separate Netzwerke (Broadcast-Limitierung) und bieten – dank Firewall und Masquerading – Schutz vor unbefugten Zugriffen. Die Geräte implementieren weitere Funktionen wie Priorisierung und Kanalisierung des Netzverkehrs. Hinzu kommen eine Reduzierung von IP-Adressen und die Anpassung von IP-Adressbereichen durch IP-Adress-Mapping.
Der Fernzugriff zur standortunabhängigen Diagnose und Fehlerbehebung kann über eine kabelgebundene oder mobilfunkgestützte Internetanbindung erfolgen. So sorgt die Routervariante mit integriertem 3G/UMTS-Modem für eine universelle Verfügbarkeit. Eine im Router integrierte Firewall mit umfangreichen Filterfunktionen erkennt legitimierte Nachrichten und lässt sie passieren. ge
Hannover Messe: 11-B60

INFO-TIPP
Zum Thema Industrie 4.0 ist im DKE die Normungs-Roadmap zu Industrie 4.0 erschienen (Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik im DIN und VDE). Diese Roadmap ist so gestaltet, dass sie sich auf Basis neuer Erkenntnisse stätig weiterentwickeln kann. In der industriellen Automation müssen unterschiedliche Systeme verschiedener Hersteller effizient zusammenarbeiten. Industrie 4.0 erfordert die Schaffung und Entwicklung von einer Vielzahl neuer Konzepte, Technologien und Produkte:

PRAXIS PLUS
Sichere VPN-Verbindungen können über OpenVPN- und IPsec-Verschlüsselung hergestellt werden. Die Aktivierung bzw. das Trennen einer VPN-Verbindung erfolgt dabei über einen digitalen Eingang. Diese Möglichkeit erlaubt die Kontrolle über den Zugang zum Maschinennetzwerk. Alternativ kann eine vorkonfigurierte VPN-Verbindung softwarebasiert auch über den integrierten Modbus-TCP-Server aktiviert oder deaktiviert werden. Weiterhin kann der WAN-Port, typischerweise angebunden an ein übergeordnetes Netzwerk, bedarfsweise getrennt werden, beispielsweise über die VPN-Einwahl per UMTS.

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