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Wie OPC UA mit TSN die Fusion von IT und OT in industriellen Automatisierungsplattformen voranbringen wird

OPC UA pub sub over TSN, Industrial Edge Computing

Wie OPC UA mit TSN die Fusion von IT und OT in industriellen Automatisierungsplattformen voranbringen wird

16 Nov, 2019

Der Eintritt der Open Platform Communications (OPC) Foundation in den Markt der industriellen Automatisierung brachte Ordnung in das Chaos der Automatisierungsszene, die von individuellen Lehen regiert wurden, die urheberrechtlich geschützte Lösungen anboten, die an ihre Hardware gebunden waren. Frühe OPC-Standards wie die OPC Unified Architecture (UA) versuchte, ein standardisiertes Spielfeld zu entwickeln, das die Limitierungen durch die Nutzung eine Anbieters reduzierte. Mit OPC UA wurde die Grundlage gelegt, anbieterunabhängige Technologien zu entwickeln, die Daten teilten und über die Automatisierungstechnologien aller Anbieter hinweg kommunizierten.  23 Jahre später legte OPC UA die Grundlage für die Einführung von Pub/Sub und jetzt die Integration von Time Sensitive Networks (TSN). Dadurch wurde die Vorhersehbarkeit des Informationsaustauschs zugefügt.

Die Einführung von TSN beabsichtigt, die Aufgabe für IT und betriebliche Technologien (OT) zu erfüllen, die OPC UA Standards in den Anfängen der industriellen Automatisierung erfüllte. Während TSB standardisiert wird bedeutet dies, dass die Kommunikation über IT-verbundene Software und Hardware und die betriebliche Technologie, die mit der Prozess- und Geräteüberwachung zu tun hat, schlanker und sicherer wird. Das Ziel besteht darin, End-to-End-Kompatibilität für Feldgeräte und Anlagen für jeden industriellen automatisierten Prozess zur Verfügung zu stellen. Heute haben sich viele wichtige Interessenvertreter in der Gemeinschaft der industriellen Automatisierung angemeldet, um mit OPC UA und TSN Standards zu arbeiten, um das Ziel eines anbieterneutralen Ansatzes zur Integration von Industrie 4.0 zu erreichen.

Die Bekanntgabe des Meilensteins von der OPC Foundation entwickelt ein Szenario, bei dem sein Erfolg zum Greenfied-Einritt von IT-Unternehmen in die Automatisierungs- und Industrie 4.0-Bewegung wie wir sie heute kennen führen wird.

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Die Auswirkungen von OPC UA und TSN auf die Automatisierung industrieller Prozesse
  • Die Vorteile eines Greenfield-Eintritts für IT-Unternehmen, die Interesse an industrielle Automatisierung haben
  • Die Herausforderungen, die IT-Unternehmen unternehmen meistern müssen, wenn sie die Lücke zwischen IT und OT schließen

 

Eine Analyse der Auswirkungen von OPC UA und TSN auf die industrielle Automatisierung

Durch die Einführung von Industrie 4.0-Konzepten und die individualistischen Bestrebungen von Anbietern in der Automatisierungsbranche haben Barrieren für den Einstieg industrieller Unternehmen kreiert. Zu diesen Barrieren gehörte die permanente Verbindung zu einem urheberrechtlich geschützten System und die Nichtbeachtung der Integration von Altanlagen in die intelligente Revolution. Auf der anderen Seite mussten Anbieter auch verschiedene Versionen ähnlicher Produkte entwickeln, um nicht-standardisierte Automatisierungs-Ökosysteme zu unterstützen.

Um diese Herausforderungen effektiv zu meistern, setzte sich eine Gruppe von Interessenvertretern inklusive Cisco, Bosch Rexroth und Rockwell Automation zusammen, um einheitliche Standards zu wählen, die den Prozess der industriellen Automatisierung vereinfachen würden. Diese als die „Shapers Group“ bekannte Gruppe wählte OPC UA und TSN Standards als Wegweiser.

Während die synchronisierten Kommunikationsfunktionen von OPC UA die Kommunikationssicherheit der Vernetzbarkeit vorantreibt und das Problem eines Protokolls für alle Automatisierungsbemühungen löst, würde TSN eine Rolle spielen, IT und OT unter einem automatisierten Dach vereinen. Die Vorteile der festgelegten standardisierten Auswahl sind Plattformunabhängigkeit, Kompatibilität und die Benutzerfreundlichkeit für Unternehmen.

Ein Unternehmen kann sich jetzt dafür entscheiden, die Automatisierung mit Lösungen verschiedener Anbieter für Automatisierungstechnologie durchzuführen und auch Altgeräte durch TSN-Ethernetfunktionen und intelligente Edge-Geräte zu integrieren. Wenn das Unternehmen also mit Level-3-Kommunikationen über IIoT-Geräte, HMIs und anderen intelligenten Anwendungen arbeiten möchte, wird OPC UA verwendet. Während TSN für einen offenen Kommunikationsstack für zeitkritische Kommunikationen über vernetzte Systeme und Geräte sorgt, liefert TSN Vorhersehbarkeit, wenn eine pünktliche Lieferung ein wichtiger Faktor für einen industriellen Prozess ist.

Die Einführung von TSN bedeutet auch, dass Daten aufgrund der geringen Latenz und großen Verlässlichkeit an mehr Orte und Services kommuniziert werden können.

 

Vorteile des Greenfield-Eintritts von IT-Unternehmen

Die Standardisierung der Lücke zwischen IT und OT sowie der Automatisierungsprozesse bietet eine Möglichkeit für IT-Unternehmen. Dies liegt daran, dass IT-Unternehmen, die sich eine Nische in der Industrie 4.0-Revolution schaffen möchten, nicht länger mehrere Lösungen entwickeln müssen, die das gleiche Problem für verschiedene Kunden lösen. Die Einführung von TSN in OPC UA sorgt für einen erschwinglicheren Eintrittspunkt für diese IT-Unternehmen, um automatisierte Lösungen, eingebettete Geräte und intelligente Edge-Lösungen für die industrielle Nutzung zu entwickeln.

Diese Unternehmen können sich jetzt Cloud Computing und Open-Source-Technologie zunutze machen, um Industrie 4.0-Lösungen in dem Wissen zu entwickeln, dass ihre Lösungen nahtlos für alle industriellen Anlagen und Prozesse genutzt werden können. Der auf der Hand liegende Vorteil des Greenfield-Einstiegs von IT-Firmen in Unternehmen ist der Profit, denn die Marktgröße der Industrie 4.0 erreicht die 150 Milliarden Dollar Marke.

Für Industrie- und Fertigungsunternehmen gehören ein viel preisgünstigerer Weg zu automatisierten Altanlagen oder der Bau von Greenfield-Anlagen zu den Vorteilen dieses Einstiegs. Zu den weiteren Vorteilen gehören die Steuerung von kritischem Datenverkehr, die zeitliche Synchronisierung industrieller Prozesse und die datengesteuerte Produktionsoptimierung, die zu Profit führen.

 

Die Herausforderungen für IT-Unternehmen, die die Vorteile des standardisierten Spielfelds nutzen möchten

Die erste Herausforderung ist die Übernahme von TSN durch Originalteilhersteller und Entwickler von intelligenten Edge-Geräten. Heute ist TSN nicht in genug Geräten und Infrastruktur erhältlich, die erforderlich sind, um die Akzeptanz dieser Standards in industriellen Bereichen voranzutreiben. Auch wenn viele Anbieter jetzt TNS-Angebote in Edge-Lösungen integrieren und Entwickler Kontrollsysteme integrieren, werden noch ein paar Jahre vergehen, bis ein solides Fundament entwickelt wurde, von dem IT-Unternehmen profitieren können.

Eine weitere wichtige Herausforderung ist Sicherheit. Eine Studie von Kaspersky aus dem Jahr 2018 fand rund 17 Sicherheitsprobleme oder Schwachstellen, die einen Einfluss auf die Implementierung von OPC UA für industrielle Automatisierungsaufgaben haben. Diese Studie veranlasste die OPC Foundation zu ihrer Rezension die zu dem Schluss kam, dass die Probleme durch die Nutzung einer älteren Version der OPC UA Software verursacht wurden. Die Rezension stellte auch fest, dass viele dieser Schwachstellen korrigiert wurden und weiter korrigiert werden, wenn sie auftreten.

Die Tatsache, dass es sich bei OPC UA um Open-Source-Anwendungen handelt, hat Kaspersky auch dabei geholfen, Lösungen für einige dieser Schwachstellen zu bieten, was als Lichtblick in der genannten Studie angesehen werden kann. Dies bedeutet, dass Entwickler, die planen, OPC UA zu integrieren, auch die Standards überprüfen und Lösungen für Schwachstellen entwickeln können, für die sie dies notwendig erachten.

 

Schlussfolgerung

Die ständige Anpassung von Industrie 4.0-Geschäftsmodellen und Konzepten durch Interessenvertreter und individuelle Unternehmen wird die treibende Kraft für die Entwicklung absolut sicherer Standards für Automatisierung und Kommunikation sein. Wie es aussieht, haben fast alle wichtigen Akteure das gleiche Anliegen und in ein paar Jahren wird die Industrie 4.0 Zeuge eines Zustroms von IT-Unternehmen werden, der von Vorteil für die Bewegung ist.