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Wie Datensätze von verschiedenen geographischen Orten zentral gesammelt werden

Industrie 4.0 Problems

Wie Datensätze von verschiedenen geographischen Orten zentral gesammelt werden

17 Dec, 2020

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Die Bedeutung der Erfassung und Verarbeitung zusammenhängender Daten von mehreren Anlagen und Prozessen
  • Die Probleme der Industrie 4.0, die der Industriesektor mit der Datenerfassung in mehreren Anlagen und der zentralen Verarbeitung der Informationen hat
  • Die Lösungen, die angewendet werden können, um Datensätze von verschiedenen geographischen Standorten zu erhalten, um digitale Transformationsinitiativen voranzutreiben

Industrieautomation und die vernetzte intelligente Fabrik, welche die Industrie 4.0 definiert, sind Konzepte, die für jeden Bereich einer Fertigungsstraße oder eines industriellen Vorhabens gelten. Die Industrie 4.0 beginnt und endet nicht an einzelnen Anlagen. Sie berücksichtigt auch die Leistung mehrerer Anlagen mit miteinander verbundenen Zielen, die Lieferkette und mehrstufige Dienstleistungsanbieter, die mit der Bewältigung der Kundennachfrage beauftragt sind. Die miteinander verbundenen Systeme und Prozesse, die zur erfolgreichen Bewältigung industrieller Aufgaben erforderlich sind, sind Teil des industriellen Ökosystems, das durch die Geschäftsmodelle der Industrie 4.0 optimiert werden soll.

 

Verfolgung von Initiativen zur digitalen Transformation in mehreren Anlagen an verschiedenen Standorten

Unternehmen mit Einrichtungen an mehreren Standorten gehen den digitalen Transformationsprozess und die Implementierung von Industrie 4.0-Modellen in der Regel in Phasen an. Die erste Phase beginnt mit der Implementierung entweder eines IoT- oder eines Edge-Computing-Frameworks zur Erfassung und Analyse von Daten in der Hauptanlage, um die Schwachstellen zu ermitteln, bevor diese Lösungen in anderen Anlagen eingesetzt werden. Sobald der Einsatz auf mehrere Anlagen ausgeweitet wurde, beginnen die Fragen zu kommen.

Industrieunternehmen fragen routinemäßig Folgendes:

  1. Wie stellen wir sicher, dass wir über eine einzige maßgebliche Datenquelle verfügen, die die Entscheidungsfindung für unsere verschiedenen Anlagen erforderlichen Erkenntnisse liefert?
  2. Wie stellen wir sicher, dass die großen Datensätze, die an der Quelle erfasst werden, ihre Integrität behalten, bevor wir sie an einem zentralen Ort integrieren?
  3. Was machen wir mit diesen großen Datensätzen, die wir stündlich erzeugen, und sind die Kosten für die Verwaltung eines zentralen Datenspeichers nicht zu hoch?

Digitale Transformationsinitiativen, die mehrere Einrichtungen und Prozesse umfassen, produzieren stündlich Terabyte an Daten, was bedeutet, dass der Industriesektor auf einen Datenansturm vorbereitet sein muss. Dieser Ansturm bringt zahlreiche Probleme der Industrie 4.0 mit sich, darunter:

  • Wie können diese Datensätze genau und sicher an einen zentralen Ort gebracht werden?
  • Wie kann eine einzige Quelle der Wahrheit geschaffen werden, die die laufenden Optimierungsaufgaben über mehrere Anlagen hinweg unterstützt?
  • Wie lassen sich Kompromisse analysieren, wie z. B. die Notwendigkeit, alle Datensätze aus einem Fertigungsbereich zu erfassen, und die Kosten für die Speicherung, Verarbeitung und Analyse dieser Datensätze?

 

Die Probleme der Industrie 4.0 verstehen, mit denen Industrieunternehmen an mehreren Anlagen konfrontiert sind

Das erste der Probleme der Industrie 4.0, das angegangen werden muss, besteht darin, verteilte Daten von verschiedenen Standorten zusammenzuführen und zu analysieren, um Einblicke in unterschiedliche, aber miteinander verbundene Prozesse zu gewinnen. Die Herausforderungen, vor denen Industrieunternehmen stehen, lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

  1. Erfassung von Daten von Anlagen mit unterschiedlichen Ausrüstungen und technologischen Profilen und
  2. Übertragen der erfassten Daten an einen zentralen Ort.

Unterschiedliche Ausrüstungen und technologische Profile beziehen sich auf die unterschiedlichen Betriebsanlagen, die in mehreren Anlagen zum Einsatz kommen. Zum Beispiel haben ältere Anlagen im Vergleich zu modernen WLAN-fähigen Geräten mit größerer Wahrscheinlichkeit Altgeräte, die nicht direkt an miteinander verbundene Netzwerke oder die Cloud angeschlossen werden können. Für die Erfassung und Übertragung der Daten wird ein anderes Verfahren erforderlich sein.

Das zweite der Probleme im Zusammenhang mit der Industrie 4.0 konzentriert sich auf die Notwendigkeit, über eine einzige maßgebliche Quelle zu verfügen, die die aus den analysierten Daten gewonnenen Erkenntnisse an die einzelnen Anlagen zur Umsetzung überträgt. Obwohl ein zentralisierter Rechenstandort eine Lösung bietet, führen die Kosten für die Analyse jedes Datensatzes, der von mehreren Anlagen erfasst wird, zum dritten der Industrie 4.0-Probleme, mit denen Industrieunternehmen konfrontiert sind.

Laut SnapLogic bedeuten die Probleme von Industrie 4.0 bei der Verwaltung von Daten von mehreren Anlagen und Prozessen, dass den Unternehmen eine Wirtschaftsleistung von rund 140 Milliarden Dollar entgeht. Die Herausforderungen führen auch zu Ressourcenverschwendung und doppelter Arbeit in mehreren Anlagen.

 

 JSmart EXOR Design HMI-Panel

 

Die Lösungen zur Verwaltung von Industrie 4.0-Implementierungen in mehreren Anlagen

In Szenarien, in denen unterschiedliche Geräte- und Technologieprofile die Erfassung und Übertragung von Daten erschweren, bietet OPC UA einen Weg zur Erfassung von Daten sowohl von älteren als auch von modernen Geräten mit unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen. Die Vereinheitlichung der Architektur innerhalb von Neuanlagen erfordert den Einsatz intelligenter HMI-Hardware wie die JSmart-Serie von Produkten zur Erfassung von Maschinendaten und zur Erleichterung des Datentransfers.

OPC UA-Standards stellen sicher, dass der Datenerfassungsprozess innerhalb der einzelnen Anlagen harmonisiert werden kann, bevor die erfassten Daten an einen zentralen Ort übertragen werden. Sobald ein vereinheitlichter Prozess implementiert ist, können Industrieunternehmen die Herausforderung annehmen, eine einzige Kompetenzquelle zu entwickeln und die Betriebskosten zu senken.

Für Unternehmen mit mehreren Anlagen ist es kein gangbarer Weg zur Optimierung industrieller Prozesse, 100 % der von Geräten, IoT-Geräten und Edge-Geräten erfassten Daten an ein zentrales Speichergerät zu übertragen, unabhängig davon, ob es sich dabei um Cloud-basierte oder vor Ort installierte Systeme handelt. Der Aufbau einer intelligenten Architektur, die Daten am Rand einzelner Datenquellen über mehrere Anlagen hinweg verarbeitet und dabei nur relevante Daten an ein zentrales Speichergerät überträgt, ist erforderlich.

Die symbiotische Beziehung zwischen der Cloud und dem Edge-Computing bietet den intelligenten Rahmen, der erforderlich ist, um sicherzustellen, dass nur wichtige Datensätze an ein zentrales Speichergerät gesendet werden. Edge-Computing-Lösungen können dezentralisierte Datenanalysen liefern und gleichzeitig bestimmte Datensätze an die Cloud senden. Die Dynamik, die das Edge-Computing bietet, und das deterministische Netzwerk OPC UA Pub/Sub over TSN ermöglichen den Datenaustausch von einem zentralen Speichergerät zu einzelnen Geräten über mehrere Anlagen an verschiedenen geografischen Standorten hinweg.

Die Verarbeitung von Daten an der Edge reduziert auch die Datenflut, die Industrieunternehmen hinsichtlich des Vorgehens bei Industrie 4.0-Implementierungen verwirrt. Aus diesem Grund ist das Edge-Computing ein integraler Bestandteil der Erfassung und Verarbeitung von Daten aus mehreren Anlagen. Das Aufkommen von 5G-Netzen - die Datenübertragungen mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite zu relativ erschwinglichen Preisen liefern - bietet Industrieunternehmen, die digitale Transformationsstrategien über mehrere Anlagen hinweg umsetzen, angemessene Unterstützung. Die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit, die 5G zu bieten gedenkt, wird sicherstellen, dass große Datenpakete von mehreren Standorten aus übertragen werden können, ohne die Behinderung durch drahtgebundene Netzwerke und die Unzuverlässigkeit von 3G- und 4G-Netzwerken.

 

INDUSTRIELLE CLOUD

 

Schlussfolgerung

Obwohl die Probleme der Industrie 4.0 bei der Erfassung und Übertragung von Datensätzen von mehreren Anlagen beträchtlich sind, gibt es bereits Lösungen zur Milderung dieser Herausforderungen und für eine optimale Funktion werden weitere entwickelt. Die Vereinheitlichungsschritte der OPC Foundation, die umfangreiche Arbeit der 5G-Dienstanbieter und die dezentrale Natur des Edge-Computing werden sicherstellen, dass Unternehmen die Vorteile einer vernetzten Umgebung für mehrere Anlagen nutzen können.