Hochverfügbarkeit für die Industrie 4.0
Zukunftsszenarien werden Realität
Ob in der Automobilwirtschaft oder im Maschinen- und Anlagenbau: "Made in Germany" gilt weltweit als Gütesiegel für effiziente Produktion von Warengütern mittels modernster Maschinenanlagen. Die Sicherung der Qualität ist somit für die deutsche Wirtschaft ein Muss, um weiter konkurrenzfähig zu bleiben. Dies hat auch die deutsche Regierung erkannt und Industrie 4.0 als Projekt zur Digitalisierung der Fertigungstechnik und Logistik ausgerufen. Ziel ist der Aufbau intelligenter Fabriken (Smart Factories).Gleichgültig, ob die Rede vom Internet der Dinge, von Industrie 4.0 oder Machine-to-Machine-(M2M-)Kommunikation ist: Um eine sichere und zuverlässige Maschinenkommunikation zu ermöglichen, bedarf es zunächst einiger technischer Grundvoraussetzungen, um den Wandel der Produktion und Dienstleistungen schnell und unkompliziert in die Realität umsetzen zu können. Die vier Ebenen des IoT Die größte Aufmerksamkeit innerhalb der Diskussionen um das Internet der Dinge wurde stets den angeschlossenen Geräten (Endpoints) und den Netzwerkkomponenten zuteil, die die Daten beinhalten. Dies ist aber nur ein wichtiger Bereich von vielen, die für eine "Internet of Things"-(IoT-)Architektur eine Rolle spielen. Tatsächlich ergeben sich vier verschiedene Ebenen, die im Folgenden dargestellt sind: Devices (auch bekannt als "Dinge"): Diese bezeichnen die verschiedenen Endpoints in der Anwendung - von der Smart Watch bis hin zu einem selbstfahrenden Auto. Zugang zum Netzwerk: Dies ist die Netzwerkebene, die das Device als ersten Anlaufpunkt nutzt. Kontrollebene: Sie gehört sicher zu den am wenigsten genau definierten Ebenen, da sie eine Menge verschiedener Techniken umfasst. Die Kontrollebene kann sowohl im Rechenzentrum als auch in der Cloud ansässig sein und eine große Palette an verschiedenen Applikationen beinhalten. Backend-Services: Dort setzt beispielsweise das Sammeln und Analysieren von Daten ein. Da im Internet of Things ein Großteil der Maschinenkommunikation in Echtzeit abläuft, stellt die Kontrollebene tatsächlich eine der wichtigsten dieser Komponenten dar, denn sie entscheidet über die Zuverlässigkeit eines IoT-Szenarios. Sie lässt sich wiederum in drei verschiedene Ebenen unterteilen: Prozesskontroll-Applikationen: Alle Anwendungen in dieser Ebene sind zu einem bestimmten Grad automatisiert und lassen sich über das Kontrollzentrum planen, kommunizieren sowie steuern. Compliance-Applikationen: Einige IoT-Szenarien werden entweder reguliert oder zu einem bestimmten Grad überprüft. Die Devices übertragen die Daten an die Kontrollebene, wo gegebenenfalls eine Weiterleitung zur Analyse an die Backend-Services erfolgt. Messaging-Applikationen: Selbst wenn die Daten nicht lokal gespeichert werden, ist ein Security Messaging Gateway unumgänglich, um den Informationsaustausch zwischen dem Endgerät und dem Kernnetzwerk sicherzustellen. Zuverlässigkeit kann die Kontrollebene des IoT nur über eine ständige Verfügbarkeit der IT-Systeme sicherstellen. Was passiert beispielsweise, wenn in einem durch das Internet vernetzten Maschinenszenario aufgrund einer Störung plötzlich die IT ausfällt? Dies betrifft in einem Industrie-4.0-Szenario die gesamte Produktionskette. Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen zum Beispiel kann der Stillstand der Produktionsmaschinen bedeuten, dass wichtige Komponenten fehlerhaft produziert und daher aus der Produktionslinie entfernt werden müssen. Dadurch lassen sich Liefertermine zum Schluss nicht mehr einhalten, und es droht nicht nur ein finanzieller Verlust in Millionenhöhe, sondern auch ein Imageschaden für das gesamte Unternehmen. Aus diesen Gründen ist eine Hochverfügbarkeitslösung mit fehlertoleranten Servern unumgänglich, damit Maschinen und Anwendungen rund um die Uhr sicher arbeiten und die Produktionskette abgesichert ist. Solche fehlertoleranten Systeme verfügen über eine komplett redundante Hardware in einer physischen Maschine. Alle betriebswichtigen Komponenten sind doppelt vorhanden und permanent synchron in Betrieb, sodass sich beim Ausfall einer Einheit die laufenden Operationen ohne Probleme und Unterbrechung fortführen lassen. Ein Beispiel dafür ist etwa die Always-on-Softwarelösung Everrun von Stratus Technologies, die eine besonders hohe Verfügbarkeit von 99,999 Prozent erreicht. Die Notwendigkeit für den Einsatz fehlertoleranter Systeme veranschaulicht exemplarisch der weltweit größte Hersteller von Aluminium, Alunorf, ein deutsches Unternehmen mit Sitz in Neuss. Täglich rollen in den Fabrikhallen 1,5 Millionen Tonnen Aluminium über die Produktionsbänder. Das Metall durchläuft während der Produktion mehrere Verarbeitungsschritte, darunter Kühlungsprozesse, bevor es an die zahlreichen Abnehmer etwa aus der Automobil- oder Verpackungsindustrie zur Auslieferung kommt. Eine Hochverfügbarkeitslösung war für den Aluminiumhersteller zur Absicherung der vernetzten Produktionsmaschinen verschiedener Art (Fräsen, Kräne, Hochöfen etc.) Grundvoraussetzung, um den reibungslosen Ablauf der Produktionskette rund um die Uhr zu gewährleisten. Eine eigene Steuerungslösung auf Softwareebene begleitet den Produktionsablauf von der Anlieferung des Rohmaterials über den Verarbeitungsprozess bis hin zur Auslieferung. Mit einem fehlertoleranten Server wie beispielsweise dem Ftserver von Stratus Technologies lässt sich auf der Kontrollebene die Hochverfügbarkeit dieser Steuerungslösung sicherstellen: Alle Komponenten sind dabei redundant ausgelegt - beginnend bei CPU und RAM. Solche Server schaffen damit die Voraussetzungen für eine intelligente Maschinenkommunikation, die in Zukunft nahtlos an ein Industrie-4.0-Szenario anknüpfen kann. Entwicklungen und Trends Projekte zur Vernetzung von Maschinen, die sich heute noch in den Anfängen befinden, werden in naher Zukunft Realität in der deutschen Wirtschaft sein. In einer aktuellen Befragung des Mobilfunkanbieters Vodafone gaben 51 Prozent der Unternehmen an, bereits M2M-Techniken einzusetzen. Eine sorgfältige Vorbereitung der IT-Infrastruktur und ein Ausbau der Kontrollebene auf hochverfügbare Systeme mit fehlertoleranten Servern ist daher für Unternehmen Grundvoraussetzung, um konkurrenzfähig und effizient zu bleiben. Für die Fertigungsindustrie tun sich durch den Einsatz fehlertoleranter Server große Chancen auf, denn die Hersteller schaffen dadurch die Voraussetzung, ihre Produktionsanlagen über das Internet zu vernetzen und brauchen sich keine Sorgen um die ständige Verfügbarkeit und Produktivität dieser Anlagen zu machen.
Lesen Sie mehr zum Thema
