Mit Edge-Steuerungen zur Smart Factory: Industrie-4.0-Retrofit durch Edge Controller

Die digitale Transformation bestehender Maschinen und Anlagen gelingt am besten mittels Edge Controllern – so die Überzeugung des Automatisierers Keba. Als Brücke »at the edge« zwischen Maschinenautomatisierung und IT-Ebene dient eine Steuerung aus Kebas Automatisierungssystem »KeControl FlexCore«.

Keba betrachtet Edge Controller wie das abgebildete Gerät aus der Produktlinie »KeControl FlexCore« als Rückgrat der digitalen Transformation bestehender Maschinen und Anlagen. Bildquelle: © Keba

Keba betrachtet Edge Controller wie das abgebildete Gerät aus der Produktlinie »KeControl FlexCore« als Rückgrat der digitalen Transformation bestehender Maschinen und Anlagen.

Auf dem Weg zur digitalisierten Fabrik stellt sich kaum mehr die Frage nach dem »Warum«. Die Maschinenbauer beschäftigt vielmehr das »Wie«, denn sie stehen vor allem vor drei Herausforderungen.

Herausforderung »Grüne-Wiese-Konzepte«: Industrie-4.0-Konzepte gehen oft von der Planung einer komplett neuen Fabrik aus. Um den digitalen Wandel in der Produktion zu bewältigen, ist aber auch die Herausforderung Brownfield zu meistern. Es gilt, Bestandsmaschinen sowohl untereinander (horizontale Vernetzung) als auch mit der übergeordneten IT-Ebene bis in die Cloud (vertikale Vernetzung) zu verbinden. Und das mit möglichst geringem Aufwand, Kosten und Risiko.

Herausforderung »Riesige Datenmengen«: Ausgangspunkt der Smart Factory ist die Sensorik. Sie erfasst für den Fertigungsprozess relevante Daten direkt an der Maschine. »Die Daten sind jedoch meist so umfangreich, dass sie weder lange lokal gespeichert noch vollständig an die übergeordnete Ebene transferiert werden können«, erläutert Christian Gabriel, Business Development Manager Automation bei Keba. »Wertvolle Informationen, die Basis für Analysen wie etwa Predictive Maintenance darstellen, sind somit nicht verfügbar.«

Herausforderung »Protokollabkündigungen«: Auch wenn sich Unternehmen (noch) nicht mit Industrie-4.0-Lösungen beschäftigen wollen, ist ein gewisser Integrationsgrad von Maschinen in die Unternehmens-IT heutzutage Standard. Die technische Weiterentwicklung führt dazu, dass alte Protokolle – oft aus Sicherheitsgründen – abgekündigt werden. »Werden Unternehmens-Server nicht auf neue Protokolle umgestellt, ist das komplette Unternehmen potentiell unsicher«, gibt Christian Gabriel zu bedenken. »Wird umgestellt, können Maschinen nicht mehr mit dem Server kommunizieren. Eine Nachimplementierung in die Steuerungs-Software ist aber mit hohem Aufwand und Risiko verbunden.« Was kann also getan werden?

Aus Sicht von Keba ist Edge Computing die Lösung. Edge Computing bezeichnet die dezentrale Datenverarbeitung am Rande eines Netzwerks. Ein physisches Edge Device, das Daten sammelt, filtert und analysiert, bildet dabei die Schnittstelle von der Operational Technology (OT) auf Maschinenebene zur Information Technology (IT) auf Unternehmensebene und weiter in die Cloud.

»Mit Edge Devices lassen sich aus unserer Sicht alle drei skizzierten Herausforderungen meistern«, führt Christian Gabriel aus. »Einerseits muss nicht in oft über Jahrzehnte gewachsene Steuerungsarchitekturen eingegriffen werden, was einen großen Aufwand und auch das Risiko des Produktionsausfalls mit sich bringt. Andererseits lassen sich die umfangreichen Betriebs- und Prozessdaten vorverarbeiten. Und darüber hinaus fungiert das Gerät als Kommunikationsschnittstelle zwischen Maschinen und Unternehmens-Servern, das mehrere Protokolle spricht.«

Wenn eine Steuerung als Edge Device eingesetzt werde, stehe Maschinenherstellern die Welt von Industrie 4.0 offen. »Durch I/O-Baugruppen sind zusätzliche Signale über analoge und digitale Eingänge abtastbar, was beispielsweise Predictive Maintenance ermöglicht«, sagt Christian Gabriel.

Ein Edge Controller unterstützt verschiedene Kommunikationsprotokolle (SMB, OPC UA, TSN, MQTT), über die sich alle nötigen Einheiten horizontal und vertikal zu einer Smart Factory verbinden lassen. Auch Cloud-Anbindungen sind so realisierbar. »Die Integration etwaiger zukünftiger Protokolle stellt ebenfalls kein Hindernis dar«, betont Christian Gabriel.