Smart SCADA einrichten für den digitalen Wandel

In der modernen Unternehmenswelt sind Daten alles. Sie zu sammeln, zu analysieren und – am wichtigsten – danach zu handeln, ist der Unterschied zwischen Unternehmen, die erfolgreich sind und solchen, die scheitern. Ganz gleich, welche Schritte Sie auf Ihrem individuellen Weg zur digitalen Transformation unternehmen, die Festlegung, wie Sie Ihre Daten verwalten, setzt viele Räder in Bewegung. Vor kurzem haben wir hier auf dem I/O-Hub über SCADA berichtet. Die Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) ist die Infrastruktur, die es Ihnen ermöglicht, die Kontrolle über Ihre Daten zu übernehmen. So können sie diese nutzen, um wirkungsvolle Entscheidungen zu treffen. Dabei ist einer der führenden Anbieter von Smart SCADA-Systemen Inductive Automation. Sie entwickeln mit Ignition eine Plattform, die den Nutzern die Kontrolle über ihre Daten ermöglicht wie nie zuvor.

Ein Gespräch mit Travis Cox von Inductive Automation

Wir haben Travis Cox, den Co-Leiter der Vertriebstechnik bei Inductive Automation, gebeten, uns einige Fragen zu beantworten. Dabei geht es darum, wie Ignition-Nutzer die Herausforderungen bei der Implementierung einer modernen Smart SCADA-Lösung meistern, um echte, unternehmensrelevante Änderungen ihrer Geschäftsabläufe vorzunehmen. Außerdem zeigt er, wie Sie Zeit, Geld und eine Menge Kopfschmerzen auf dem Weg dorthin sparen.

Smart SCADA für die digitale Transformation – wo sollte man anfangen?

OnLogic: Moderne Smart SCADA-Lösungen können an der Oberfläche einschüchternd wirken. Wo empfehlen Sie jemandem, anzufangen, der unterschiedlichste Systeme in seiner Infrastruktur verbinden möchte?

Travis Cox: Nicht zerstören und ersetzen, sondern zuerst eine parallele Infrastruktur aufbauen.

Ein großes Hindernis für die digitale Transformation ist die Vorstellung, das Altsystem zerstören und ersetzen zu müssen. Denn es ist abschreckend, über die Verwendung eines ganz neuen System nachzudenken. Das würde die Produktivität beeinträchtigen und den normalen Geschäftsbetrieb stören. Zudem gibt es Millionen geschützter Alt-SPS und -Geräte, die immer noch in Gebrauch sind. Sie alle aufzurüsten wäre unglaublich kostspielig. Man kann nicht über Nacht auf eine neue Technologie umsteigen. Das würde zu einem katastrophalen Ausfall und Umsatzverlust führen.

Wir verfolgen einen anderen Ansatz. Mithilfe von Software wird eine parallele Infrastruktur neben Ihrer bestehenden Installation aufgebaut. Dabei ist es viel einfacher, mit Software als mit Hardware zu beginnen. So können Sie Geräte schrittweise von Ihrem alten System auf Ihre neue IIoT-Infrastruktur umstellen. Der schrittweise Ansatz gibt Ihnen Zeit, das neue System auszuprobieren und sicherzustellen, dass es stabil ist. Erst dann stellen Sie die Infrastruktur komplett um. Damit erzielen Sie auch ROI-Gewinne, während Sie weiterhin Probleme im System lösen. Wenn Sie die manuelle Arbeit abschaffen, Papier und Whiteboards loswerden, mehr Daten sammeln und zentralisieren und Verlauf, Warnungen und Berichte hinzufügen, sehen Sie für jede dieser Verbesserungen Ergebnisse.

Des Weiteren ist es wichtig, sich nach einer Plattform umzusehen, auf der Sie aufbauen können. Üblich war es, Code auf Betriebssystemen hinzuzufügen. Jedoch ist es besser, Anwendungen auf Plattformen aufzusetzen. Der Grund ist, dass Plattformen im Vergleich zu herkömmlichen Software-Produkten offen, standardbasiert, skalierbar, erweiterbar und zukunftssicher sind. Daneben ist es wichtig, Plattformen mit unbegrenztem Lizenzmodell zu wählen. Außerdem sollten sie mit unterschiedlichen Systemen kommunizieren können. So können Sie Ihre Daten zusammenführen und sie allen zur Verfügung stellen, die sie benötigen.

Wichtige Kommunikationsprotokolle für die digitale Transformation

OnLogic: Gibt es entscheidende Kommunikationsprotokolle, die sich bei dieser Art der digitalen Transformation als „go-to-Option“ herausbilden?

Travis Cox: Verbinden Sie Ihre Geräte direkt mit Ihrer Infrastruktur, nicht nur mit Ihren Anwendungen.

Die Betriebspraxis ist komplex. Sie umfasst Hunderte verschiedener Protokolle, Kommunikationsmedien und Altgeräte. Die Realität der digitalen Transformation ist folgende: Sie muss von unten nach oben implementiert werden, mit OT zuerst an Bord. Zudem erfordert sie eine neue Mentalität oder einen Sinneswandel dahingehend, die Systeme offen, interoperabel und sicher zu halten. Also beginnt die Reise mit der betrieblichen Infrastruktur und der Erstellung einer Migrationsstrategie, welche die digitale Transformation realisiert, aber auch alle OT-Anforderungen erfüllt. Dabei läuft es auf ein einziges, entscheidendes Konzept hinaus: eine Änderung der Architektur. Wir müssen aufhören, Geräte an Anwendungen mit Protokollen anzuschließen. Stattdessen müssen wir Geräte an die Infrastruktur anbinden. Gleichzeitig müssen wir eine herausragende OT-Lösung anbieten. Sie muss plug-and-play-fähig, zuverlässig und skalierbar sein sowie die Anforderungen der Betreiber erfüllen.

MQTT

Diese neue Architektur verwendet MQTT, ein leichtgewichtiges Publish/Subscribe-Protokoll. Es ermöglicht nachrichtenorientierte Middleware-Architekturen. Dies ist kein neues Konzept im IT-Bereich. So wird der Enterprise Service Bus (ESB) seit langem für die Integration von Anwendungen über eine bus-ähnliche Infrastruktur verwendet. Mit MQTT werden Gerätedaten ausnahmsweise auf einem MQTT-Server veröffentlicht, entweder vor Ort oder in der Cloud. Anwendungen melden sich beim MQTT-Server an, um Daten zu erhalten. Hierzu ist eine Verbindung mit dem Endgerät selbst nicht erforderlich.

MQTT bietet mehrere Vorteile

• offener Standard/interoperabel (OASIS-Standard & offener Eclipse-Standard [TAHU])
• entkoppelt Geräte von Anwendungen
• Berichte nach Ausnahme
• benötigt wenig Bandbreite
• TLS-Sicherheit
• ferngesteuerte Verbindung (nur ausgehend; keine Firewall-Regeln für eingehende Verbindungen)
• Zustandsbewusstsein
• eine einzige Quelle der Wirklichkeit
• automatische Erkennung von Tags
• Datenpufferung (Store & Forward)
• Plug-and-Play-Funktionalität

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MQTT der De-facto-Standard für die IIoT-Kommunikation ist.

Potenzielle Hindernisse in einem Smart SCADA-Projekt

OnLogic: Gibt es andere Hindernisse, bei denen Sie empfehlen würden, sie bei Smart SCADA-Projekten zu beachten?

Travis Cox: Jedes Projekt ist einzigartig, aber achten Sie auf diese potenziellen Herausforderungen:

Angst vor Veränderung

Ein Hindernis ist nicht technologiebasiert, es ist ein menschliches Problem. So hat jede Organisation Menschen, die resistent gegenüber Veränderungen sind. Sie haben sich daran gewöhnt, die Dinge seit Jahren auf die gleiche Weise zu tun. Oder sie denken vielleicht, dass das Annehmen einer neuen Lösung zu riskant ist. Möglicherweise machen sie sich Sorgen über die Lernkurve. Vielleicht denken sie etwa, dass es sehr schwierig und zeitaufwändig sein wird, neue Lösungen zu implementieren. Ganz gleich, was ihre Gründe sein mögen, sie verhindern oft, dass Initiativen zur digitalen Transformation auf den Weg gebracht werden. Was die Menschen betrifft, so sollten Sie sich vielleicht im Unternehmen nach einem neuen Vorreiter umsehen, der in der Lage ist, Ihre Initiative voranzutreiben. In Bezug auf die Technologie ist eine Möglichkeit, diese Vorbehalte zu umgehen, den Wert mithilfe von Testsoftware zu zeigen.

Kostenintensive Lizenzstrukturen

Ein weiteres Hindernis, auf das wir stoßen, sind die Kosten für die Lizenzvergabe und die Bemühungen, den ROI zu realisieren. Sie müssen sicherstellen, dass die neuen Systeme, die Sie einrichten, über unbegrenzte Lizenzmodelle verfügen. Zudem müssen Sie es Ihnen ermöglichen, bei der Modernisierung den ROI zu erreichen. Dies bedeutet, Systeme einzusetzen, die sich die neueste und beste Technologie und erprobte Standards zunutze machen.

Eine Trennung zwischen OT und IT

Auch die Diskrepanz zwischen den OT- und der IT-Abteilungen ist ein Hindernis. So neigen sie dazu, in abgeschlossenen Umgebungen zu arbeiten. Sie sprechen verschiedene Sprachen und haben unterschiedliche Verantwortlichkeiten. Jedoch können wir die beiden Seiten einander näher bringen, wenn die OT Werkzeuge und Technologien verwendet, die die IT versteht. Dazu gehören offene Standards wie MQTT, OPC UA, SQL-Datenbanken, SOAP und REST, HTML5 und CSS.

Informationssilos

Hier ist ein weiteres großes Hindernis: die Herausforderung, Daten an mehr Mitarbeitende im Unternehmen weiterzugeben, insbesondere auf der geschäftlichen Seite. Das schafft eine große Diskrepanz zwischen den Menschen im Werk oder im Außendienst und den Menschen im Büro. Die Lösung besteht darin, mehr Daten zu übertragen, indem Mobile-First-Anwendungen hinzugefügt werden. Idealerweise geschieht dies unter Verwendung von nativem HTML5. So lässt eine gut gestaltete App auf einem Smartphone oder Smart-Gerät Sie Ihr gesamtes System auf einen Blick sehen. Dazu eignet sich auch ein Diagramm oder Dashboard mit Daten, die für Ihre spezielle Aufgabe relevant sind. Mobile Lösungen werden mehr Daten für mehr Menschen sichtbar und zugänglich machen. Dadurch werden sie befähigt, schneller auf Probleme zu reagieren. Somit treffen sie bessere Entscheidungen. Dies bringt natürlich Herausforderungen mit sich wie die Bereitstellung von Wi-Fi im Werk oder das öffentliche Verfügbarmachen von Anwendungen.

Sicherheitsbedenken

Eine weitere Herausforderung ist das empfindliche Gleichgewicht zwischen der Erhöhung der Zugänglichkeit zu Daten ohne Beeinträchtigung der Sicherheit. Die Lösung hierfür ist der Einsatz moderner Cybersicherheitsverfahren wie Verschlüsselungsprotokolle. Beispielsweise können dies SSL und TLS sein, die Verwendung von gebündelten Identitätsanbietern. Sie unterstützen eine Zwei-Faktor-Authentifizierung und Single-Sign-On (SSO) sowie die Fähigkeit, Sicherheitsinfrastrukturen wie DMZs zu nutzen.

Ungewissheit darüber, wie die Cloud genutzt werden kann

Das letzte Hindernis ist die Frage, wie man mit der Cloud arbeitet und wie man die sich bietenden Chancen ergreifen kann. Eine gute Lösung ist eine, die mit Cloud-Anbietern kompatibel ist. Außerdem soll Sie Ihnen ermöglichen, Ihre Daten mit Dingen wie Analytik und Machine Learning voll auszunutzen oder die Cloud für mehr Skalierbarkeit zu nutzen.

Ignition nutzen – Anwendungsfälle für Smart SCADA

OnLogic: Was sind Anwendungsfälle, Umgebungen oder Anwendungen, die Ihrer Meinung nach das größte Potenzial haben, von der Implementierung einer Smart SCADA-Plattform wie Ignition zu profitieren?

Travis Cox: Es gibt vier zentrale Anwendungsfälle, die die Fähigkeiten von Ignition nutzen.

Smart SCADA mit Ignition für diese vier Fälle

1. Unbegrenztes Lizenzmodell und leistungsstarke Module von Ignition zur Lösung von Herausforderungen im gesamten Unternehmen. Manuelle Arbeit abschaffen, Papier und Whiteboards loswerden, mehr Daten sammeln und zentralisieren und Verlauf, Warnungen und Berichte hinzufügen.
2. Bereitstellung von Daten für mehr Menschen mit Ignition Perspective, nativen HTML5-Clients. Moderne Browser ermöglichen Zugriff auf die Daten von überall. Dabei können Sie auch Funktionen mobiler Geräte wie GPS, Beschleunigungsmesser, Kamera, Strichcode-Scanner, NFC, Bluetooth und Touch-Bewegungen nutzen.
3. Nutzen Sie MQTT, um Geräte von Anwendungen zu entkoppeln und eine skalierbarere Architektur bereitzustellen, häufig Edge-Geräte für Store & Forward- und lokale Funktionalität. Besonders wichtig für Remote-Systeme, wie bei Öl/Gas, Wasser/Abwasser und Energie.
4. Die Cloud auf 2 Arten nutzen:
   1. Ignition in der Cloud für einfachere Wartung und Skalierbarkeit. So können Nutzer Anwendungen und Daten besser verfügbar machen.
   2. Einspielen von Daten zur Nutzung übergeordneter Fähigkeiten wie erweiterte Analysen, Business Intelligence und Machine Learning.

Ignition HMI nutzen für Smart SCADA

Onlogic: Wir hören oft, dass die Kombination der HMI-Software von Ignition mit robusten Panel-PCs ein kostengünstigerer Ansatz ist und mehr Funktionen bietet als herkömmliche SCADA-Lösungen. Was macht Ignition HMI zu einer besseren Lösung?

Travis Cox: Die HMI von Ignition in Verbindung mit einem robusten Panel-PC, bietet die Funktionalität herkömmlicher HMIs und noch viel mehr.

Zwar können die HMIs durchaus unabhängig voneinander arbeiten, doch sind sie nicht isoliert oder abgeschottet. Sie bieten die Möglichkeit, lokale Funktionen und Store & Forward zu nutzen, die sich nativ in ein zentralisiertes System integrieren lassen. Sie erhalten diesen zusätzlichen Vorteil: Sie sind der Lage, die HMIs für Gesundheit und Diagnostik, Notfall-Wiederherstellung und Remote-Upgrades zentral zu verwalten. Wenn eine Einheit versagt, ist es gegenüber herkömmlichen HMIs extrem einfach, eine neue einzurichten. Sie sind auch auf die Industrie 4.0 ausgerichtet, da sie die Lücke zwischen älteren Geräteprotokollen und Standards wie OPC-UA und MQTT schließen können.

Vorteile des Ignition-Onboard-Programms

OnLogic: Können Sie uns etwas mehr über das Ignition-Onboard-Programm erzählen?

Travis Cox: Ignition Onboard wurde entwickelt, um den Einrichtungsprozess so einfach wie möglich zu gestalten.

Inductive Automation hat sich mit vertrauenswürdigen Hardware-Anbietern wie OnLogic zusammengeschlossen. Wir möchten ausgewählte Geräte mit Ignition-Edge von Inductive Automation® liefern. Diese werden vom Hersteller installiert und konfiguriert. Damit sind Sie für eine mühelose Installation und Bereitstellung Ihrer neuen Lösung gerüstet.

Ignition-Edge auf einem Onboard-Gerät bietet mehrere Vorteile

• Sie können die Installation überspringen und Zeit sparen, da Ignition Onboard-Geräte bereits mit installiertem Ignition oder Ignition-Edge geliefert werden.
• Plug-and-Play-Funktionalität; da Ignition offen und interoperabel ist, funktioniert es mit so gut wie jedem System.
• Ignition verwendet MQTT, um sich sofort auf Ihre industriellen Daten einzustellen, wodurch das Gerät IIoT-fähig wird.
• Alle Ignition Onboard-Geräte durchlaufen den gleichen strengen Bewertungsprozess. Kunden können die Geräteleistung vor dem Kauf direkt nebeneinander vergleichen.
• Die Ignition-Installationen wurden vom Hardware-Hersteller auf maximale Leistung optimiert.
• Alle Ignition Onboard-Geräte wurden von Ingenieuren bei Inductive Automation getestet und validiert, um die Kompatibilität sicherzustellen.

Durch die Kombination der branchenführenden Software mit der besten Hardware macht das Ignition Onboard-Programm die Implementierung der digitalen Transformation so viel einfacher.

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Anmerkung der Redaktion: Inductive Automation hat sein Ignition Onboard-Programm eingestellt. Ignition-Lizenzen müssen nun direkt bei Inductive Automation erworben werden. Obgleich die IGN-Versionen unserer Lösungen nicht mehr erhältlich sind, eignen sich unsere Computer weiterhin hervorragend für die Verwendung mit der Ignition-Software. Entdecken Sie hier unsere Hardware-Empfehlungen.

Über Travis: Travis Cox ist der Co-Leiter der Vertriebstechnik bei Inductive Automation. Er begann 2003 bei Inductive Automation. Seine früheren Positionen im Unternehmen umfassen die Schulungsleitung und die Leitung des Supports. Er hat zahlreiche erfolgreiche Einführungen von HMI- und SCADA-Projekten in verschiedenen Branchen betreut. Seine beispielhafte Arbeit als Dozent für Ignition und als Vertriebsingenieur hat dazu beigetragen, dass Hunderte überzeugter Ignition-Fürsprecher entstanden sind, die das Wachstum des Unternehmens weiter vorantreiben.