Integrative Netzwerktechnologie Sicherheit und Konnektivität in der Automatisierung

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Indu-Sol GmbH

FAULHABER SA

Digitalisierung erfordert technisch zuverlässige und auch sichere Kommunikationswege. Neben technisch optimierten Produkten unterstützt Indu-Sol Anwender über eine OT-Kompetenzpartnerschaft, um die Anlagenverfügbarkeit, Netzwerkprofitabilität und Security durch massgeschneiderte Lösungen zu optimieren.

Über die letzten Jahre ist bei der industriellen Automation das Verständnis dafür gewachsen, dass Industrie-Netzwerke nicht als Nebenprodukt einfach entstehen, sondern deren konsequente Planung und Überwachung zum Standard gehören. Jede Maschine und jede Anlage benötigt eine Netzwerkkommunikation, die von Maschinen- oder Anlagenbauern realisiert und von Anlagenbetreibern instand gehalten wird. Deren Fokus liegt auf der Funktion der Anlage, wobei bei der Effektivität, Ressourceneinsparung und Mehrwertgenerierung hohe Potentiale liegen. Netzwerkexperten wie Indu-Sol unterstützen deshalb während des gesamten Anlagenlebenszyklus, also von der Planung über die Inbetriebnahme und die Instandhaltung bis hin zum Retrofit, mit Hardwarelösungen, Dienstleistungen und Schulungen. Ihr Ziel ist es, Anwender mit den entsprechenden Lösungen zu maximaler Selbständigkeit zu führen. Das reduziert die Reibungsverluste bei der Zusammenarbeit an den Schnittstellen zwischen Netzwerkexperten, Maschinen- und Anlagenbauern sowie Anlagenbetreibern.

Besser einfach als kompliziert

Daten aus der Produktionsebene, die unter anderem für eine vorbeugende Instandhaltung von Netzwerk- und Maschinenkomponenten relevant sind, in übergeordnete Ebenen zu bringen, ist alles andere als trivial. Vielerorts eingesetzte Lösungen mit PN/PN-Kopplern oder Edge-Devices erfordern einen mitarbeiter- und materialintensiven Verdrahtungsaufwand und sind gleichzeitig anspruchsvoll in der Gerätekonfiguration. Mit den D*Bridges geht Indu-Sol einen anderen Weg. Die intelligente D*Bridge H (horizontal) managt automatisiert den Datenaustausch zwischen mehreren Feldbussen und verbindet diese zu einem mächtigen, konnektiven und dennoch sicheren OT-Netzwerk. Und das völlig konfigurationslos, denn die D*Bridge H ist so vorkonfiguriert, dass sie ausschliesslich Profinet-Kommunikation zwischen den einzelnen Feldbussen passieren lässt. Jede andere Art von Kommunikation wird «ausgesperrt» und die Profinet-Daten werden ohne Verzögerung übertragen. Konnektivität und Homogenität der einzelnen Feldbusse sind damit sichergestellt. Dafür, dass die Konnektivität so einfach funktioniert, sorgt das virtuelle I-Device der SPS. Für die «Durchfahrtserlaubnis» anderer Datenarten kann ein weiterer Port konfiguriert werden, um die Digitalisierungsbestreben zu unterstützen. Die D*Bridge H schafft also sichere, homogen-konvergente Netzwerkstrukturen zur Digitalisierung zwischen Feldbussen auf der Shopfloor-Ebene (also auf horizontaler Ebene). Zudem ist die Installation der D*Bridge H denkbar einfach. Nach Montage auf der Hutschiene im Schaltschrank wird sie konfigurationslos mit dem Netzwerk verbunden.

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Die zweite Version des Bridge-Device nennt sich D*Bridge V (vertikal) und schafft eine sichere Verbindung zwischen Feldebene und Prozessleitebene mit z. B. SCADA, dem MES- und Visualisierungssystem. Hier können dann die Smart-Sensordaten aus der OT-Ebene – im besten Fall aus dem mit der D*Bridge H geschaffenen OT-Netzwerk – gesammelt und für Optimierungen und Digitalisierungsprojekte interpretiert werden. Die Anbindung in vertikaler Ebene ist etwas komplexer. Hier muss beispielsweise eingestellt werden, welche Daten die Bridge passieren dürfen oder eben nicht. Die D*Bridge-Technologie ermöglicht einen grossen Effizienzfortschritt in der Automatisierungstechnik, indem sie nicht nur Materialkosten und Programmieraufwand reduziert, sondern auch den bisher immensen Verdrahtungsaufwand konventioneller Netzwerkauslegungen signifikant verringert. Bisher wurde jede einzelne SPS separat mit SCADA verbunden, z. B. durch PN/PN-Kopplern und Edge-Devices. Doch mit der D*Bridge V entsteht eine einzelne, direkte Verbindung zwischen OT-Netzwerk und Prozessleitebene. Und diese eine Verbindung lässt sich in puncto Security besser überwachen als ein Dutzend. Anwender können so bei jeder SPS-Installation nicht nur gut 50 Prozent der Kosten einsparen, sondern profitieren auch von einer deutlich gestrafften und effizienteren Netzwerk­infrastruktur.

Ein weiterer Vorteil der D*Bridge-Technologie ist, dass die SPSn der Feldbusse nicht beeinträchtigt werden. Die Smart-Sensor-Daten laufen einfach an der SPS vorbei. Eine Win-win-Situation, denn es entstehen keine Auswirkungen auf den Produktionsprozess und dennoch können in Zukunft Smart-Sensor-Daten ohne Mehraufwand für Prozess­optimierungen und Digitalisierungsprojekte genutzt werden.

Condition-Monitoring- und Security- Management-System

Oberstes Ziel für Industrieanlagen ist die effiziente Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte. Das benötigt eine technisch zuverlässige, optimierte Produktion ebenso wie stets verfügbare und sichere Kommunikationskanäle. Denn ein Angriff, sei es von innen oder aussen, stört natürlich die Produktionsabläufe und führt schlimmstenfalls zu Compliance-Vorfällen. Verschiedene Daten aus der Anlage informieren den Betreiber über den Anlagenzustand. Wie so oft liegt die Kunst darin, aus der Fülle der vorhandenen Daten die wichtigen herauszugreifen und das Überschreiten von entsprechenden Grenz­werten oder anderweitige Anomalien frühzeitig zu erkennen. Dazu hat Indu-Sol seine etablierten Netzwerküberwachungstools Profinet-INspektor und Promanage NT zum Condition-Monitoring- und Security-​Manage­ment-System (CM&SM) ausgeweitet. Damit wird ohne umfangreiche Netzwerkkenntnis nun dreierlei möglich: den Netzwerkzustand permanent zu überwachen, den Zustand von Automatisierungskomponenten zu monitoren sowie die Kommunikations­sicherheit und die Anlagensicherheit im Blick zu behalten. Wird in einem der Fälle ein Grenz­wert überschritten bzw. kommt es zu Konflikten mit der Netzwerksicherheit z. B. durch einen Zugriff (Logging), setzt das System automatisch einen Alarm ab und informiert die zuständigen Mitarbeiter darüber. Dieser kann dann direkt feststellen, ob dieser Zugriff autorisiert oder unautorisiert war und ggf. Gegenmassnahmen veranlassen. Die Alarme sind so gestaltet, dass sofort klar ist, wo ein Problem vorliegt und welche Massnahmen jetzt notwendig sind. Dank der frühzeitigen Information lassen sich Anlagen­ausfälle proaktiv vermeiden.

Dazu besteht das CM&SM-System aus drei wesentlichen Komponenten: einem Analysegerät zur Überwachung der Kommunikationsqualität und der Netzwerkzugriffe (Profinet-Inspektor NT), den Promesh P Industrial Ethernet-Switches sowie den Softwarepaketen Proscan Active und Promanage NT für professionelles Netzwerkmanagement. Der Multi-Purpose-Sensor Sieds ergänzt das System mit seiner Umfeldüberwachung. Mit ihm lassen sich – in Kombination mit dem über die D*Bridges aufgebauten Kommunikationsweg – Informationen über Komponentenzustände in übergeordnete Ebenen der Automatisierungspyramide transportieren. So können beispielsweise an sensiblen Punkten einer Anlage mit den Sensoren gleichzeitig zehn verschiedene Umgebungsparameter wie Temperatur, Feuchte, Vibration usw. überwacht werden. Gerade für die Digitalisierung von Brownfield-Anlagen, aber auch für die Automatisierung von Instandhaltungstätigkeiten können die Sensoren ein wichtiger Baustein sein.

Vorteile beim Anlagenbetrieb

Die ins CM&SM-System eingebetteten D*Bridges bringen für Betreiber von Produktionsanlagen noch weitere Vorteile: Mit ihnen lassen sich die Anforderungen an die Systemsicherheit und Sicherheitsstufen aus der IEC 62443-3 umsetzen und damit ICS/OT-Security realisieren, sowohl auf dem Shopfloor als auch auf Prozessleitebene. Mit den D*Bridges entstehen zudem konnektive, produktive OT-Netzwerke, die die sichere Weitergabe umfangreicher Produktionsdaten ermöglichen.

Von der Planung bis zum Retrofit

Neben technisch optimierten Produktsystemen unterstützt Indu-Sol die Anwender während des gesamten Anlagenlebenszyklus mit seiner umfassenden OT-Kompetenz mit dem Ziel, die Anlagenverfügbarkeit, Netzwerkprofitabilität und OT-Security durch massgeschneiderte Lösungen zu optimieren. In der Planungsphase entwickeln die Netzwerkexperten in enger Zusammenarbeit mit dem Anwender die optimale Netzwerkkonfiguration und die entsprechenden Sicherheitsmassnahmen. Während der Implementierungsphase bieten sie fachkundige Installation und Inbetriebnahme der Netzwerk- und Sicherheitslösungen. Im Anlagenbetrieb unterstützen sie mit der Überwachung des Anlagenzustands für eine vorausschauende Instandhaltung und dabei, mit dem Stand der Technik Schritt zu halten, unter anderem über in Workshops und Schulungen vermitteltes Wissen und Kompetenzen.

Die Zusammenarbeit umfasst auch eine fortlaufende Beratung und Unterstützung bei der Einhaltung von Industriestandards und Best Practices in Bezug auf OT-Security und Netzwerkmanagement. Dies stellt sicher, dass die Anlagen nicht nur effizient und sicher betrieben werden, sondern auch den neuesten regulatorischen Anforderungen entsprechen. Und sollte nach jahrelangem Anlagenbetrieb ein Retrofit notwendig werden, unterstützen die Netzwerkexperten auch dabei.

Kurz gesagt: Unternehmen, die für ihre Produktion langfristige Rentabilität und fortschrittliche OT-Security anstreben, finden mit Indu-Sol einen ganzheitlichen Partner. Das Unternehmen bietet eine umfangreiche Produktpalette für die Netzwerkkommunikation sowie ergänzende Dienstleistungen und ist dadurch ein umfassender Ansprechpartner für OT-Netzwerkfragen.

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