Die Einführung automatisierter Systeme in Industrieanlagen und -betrieben war die Speerspitze der Produktivitäts- und Genauigkeitssteigerung, von der die Hersteller derzeit profitieren. Beispielsweise wurde beim manuellen Einbau von Kolben in Kraftfahrzeugen eine reduzierte Fehlerquote von 1,5 % auf etwa 0,00001 % bei Anwendung der Automatisierung festgestellt. Obwohl die verschiedenen Arten von industriellen Automatisierungssystemen die Fehlerraten reduziert haben, gibt es immer noch Herausforderungen wie Datenverlust, Sicherheit und Wartung. Hier kommt die industrielle Cloud-Computing-Technologie ins Spiel.
Dieser Artikel umfasst folgende Themen:
- Die verschiedenen Arten von industriellen Automatisierungssystemen und die Herausforderungen, denen sie sich stellen
- Wie industrielle Cloud-Computing-Technologie hilft, diese Herausforderungen zu mildern
- Die zukünftige Rolle der Cloud-Computing-Technologie bei der Verbesserung industrieller Automatisierungssysteme
Die steigenden Herausforderungen an industrielle Automatisierungssysteme
Der Fokus auf die Reduzierung von Unfällen im Fertigungsbereich und die Steigerung der Effizienz waren einige der wichtigsten Triebkräfte für die industrielle Automatisierung. So wurde der Einsatz von Steuerungssystemen wie Robotern, automatischen Fördersystemen und autonomen Geräten als Vorbote der Industrie 4.0 gefeiert.
Heute gibt es verschiedene Arten von industriellen Automatisierungssystemen. Diese verschiedenen Systeme produzieren Daten und umfassen feste Automatisierungs-, programmierbare Automatisierungs- und integrierte Automatisierungssysteme. Und wenn das Ziel der industriellen Automatisierung die Steigerung der Effizienz ist, dann ist die Erfassung und Analyse der Daten, die diese Systeme produzieren, wichtig für den Erhalt von Geschäftserkenntnissen und verwertbaren Informationen. Die Integration der Cloud-Computing-Technologie bietet eine einzige Quelle der Wahrheit, in der Daten, die während der industriellen Automatisierung produziert werden, manipuliert werden können.
Neben der Notwendigkeit, Daten von industriellen Automatisierungssystemen zu manipulieren, gibt es weitere Herausforderungen bei industriellen Automatisierungssystemen. Traditionell stützen sich industrielle Automatisierungs- und Steuerungssysteme immer noch auf veraltete Sicherheits- und Kommunikationsrichtlinien, um mit wahrgenommenen Bedrohungen umzugehen, und das hat sich seit einiger Zeit bewährt. Doch mit der Einführung der IP-basierten Kommunikation in der Industrie erhöhen sich die Risiken und Schwachstellen, wenn man sich auf veraltete Sicherheitswerkzeuge verlässt. Dieser Anstieg ist zum Teil auf den Einsatz von automatisierten Cyberangriffen zurückzuführen, die nach Schwachstellen in der IP-basierten Kommunikation suchen, wo immer sie sich befinden.
Ein Beispiel ist der Angriff auf die industriellen Steuerungssysteme eines regionalen Stromversorgungsunternehmens in der Ukraine im Jahr 2016, der 225.000 Kunden im Dunkeln ließ. Die Fahrlässigkeit der Mitarbeiter wurde auch als Beispiel für die Risiken industrieller Automatisierungssysteme hervorgehoben, wie der Mariposa-Botnet-Vorfall von 2009 zeigte. In diesem Fall wurde durch den Einsatz eines infizierten USB-Geräts das industrielle Automatisierungssystem einer Anlage gekapert, und der Systemwiederherstellungsprozess dauerte drei Wochen.
Die Auswirkungen ungeplanter Ausfallzeiten auf industrielle Automatisierungssysteme sind ebenfalls wichtige Herausforderungen für Unternehmen. Es wird geschätzt, dass ungeplante Ausfallkosten jetzt im Durchschnitt (über alle Unternehmen) etwa 260.000 $ pro Stunde betragen, und dies betrifft auch Hersteller, die industrielle Automatisierungssysteme einsetzen. Vor dem Hintergrund dieser Herausforderungen muss eine detaillierte Analyse der Rolle von Cloud-Computing-Technologien in der industriellen Automatisierung zeigen, wie sie diese Herausforderungen mildern kann. Sie muss auch die Einbeziehung von mehr industriellen Internet of Things (IIoT)-Geräten in industrielle Automatisierungssysteme und die Rolle des Cloud-Computing bei der Vereinfachung des Integrationsprozesses in Betracht ziehen. Und das ist es, was der nächste Abschnitt zu analysieren versuchen wird.
Die Rolle der Cloud-Computing-Technologie
Die zentralisierte Natur von Cloud-Computing-Lösungen bietet einen hervorragenden Resonanzboden für die Bewältigung der vielen Herausforderungen, denen industrielle Automatisierungssysteme gegenüberstehen. Die Rolle von Cloud-Computing in industriellen Automatisierungssystemen umfasst Folgendes:
- Verbesserung der Datenanalyse – Industrielle Automatisierungssysteme werden durch Daten und die Manipulation von Daten gesteuert. Beispielsweise werden die Terminierungsvorgänge, die den Teil des Systems bestimmen, der zu exakten Zeitpunkten funktioniert, anhand von historischen Daten aus dem Ausgangssystem berechnet. Mit Cloud-Computing-Technologien werden Planungsberechnungen in Echtzeit und mit genügend Rechenressourcen durchgeführt, um große Datensätze zu berücksichtigen. Unabhängig davon, wie groß und komplex die Daten sind, die ein automatisiertes System erzeugt, skalieren Cloud-Computing-Technologien ihre Rechenressourcen, um die erforderlichen Analysen durchzuführen.
- Verbesserung der Cyber-Sicherheitsmaßnahmen – Die industrielle Cybersicherheit ist eine Reise, weil sich die Landschaft, aus der ein industrielles Automatisierungssystem besteht, ständig verändert. Der zunehmende Einsatz von IIoT-Geräten, Edge-Hardware und verschiedenen Kommunikationsprotokollen führt zu verschiedenen Schwachstellen, die von Angriffen ausgenutzt werden können. In dieser Situation bietet die industrielle Cloud-Computing-Technologie eine zentralisierte Umgebung, in der die sensibelsten Datensätze gespeichert werden können. Das bedeutet, dass IIoT-Geräte, intelligente Technologien und Edge-Hardware auf die industrielle Cloud angewiesen sind, um ihren endgültigen Schutz gegen Cyberattacken zu gewährleisten.
Cybersicherheit ist ein Bereich, in dem sich die Anbieter von Cloud-Computing-Technologie auszeichnen. Dies ist auf die ständigen Sicherheitsupdates zurückzuführen, die in industriellen Cloud-Ökosystemen auftreten, sowie auf die Möglichkeit, Tools für Sicherheitsinformationen und Unternehmensmanagement (Security Information and Enterprise Management, SIEM) von Drittanbietern zur Verbesserung der Sicherheit zu integrieren. Die Datensicherung, die das Cloud-Computing bietet, vereinfacht auch die Wiederherstellungsverfahren, wenn ein Datenverlust aufgrund erfolgreicher Verstöße oder der Fahrlässigkeit von Mitarbeitern auftritt.
- Verbesserte Konsolidierung der Arbeitsbelastung – Auch hier spielt der zentralisierte Charakter der industriellen Cloud eine wichtige Rolle für eine effektive industrielle Automatisierung. In diesem Szenario bietet die Cloud-Computing-Technologie eine hervorragende Umgebung für die Kombination der verschiedenen industriellen Automatisierungssysteme innerhalb einer Anlage zu einer skalierbaren und sicheren Plattform. Dies führt zu einer Reduzierung der vielen IT-Infrastrukturen und Netzwerke, die den Industriebetrieb abwickeln. Zu den Vorteilen gehören hier eine einzige Quelle der Wahrheit für alle industriellen Automatisierungssysteme und geringere Wartungs- und Verwaltungskosten. Die Cloud-Computing-Technologie bietet auch einen rationelleren oder einfacheren Prozess für die Integration von Altgeräten in automatisierte Systeme.
- Die Zukunft der industriellen Automatisierungssysteme definieren – Die Zukunft der industriellen Automatisierung wird durch neue Technologien wie Edge, IIoT, AI und ML vorangetrieben. Um diese Lösungen erfolgreich in bestehende industrielle Automatisierungssysteme zu integrieren, müssen ihre Auswirkungen vor der Implementierung simuliert werden. Cloud-Computing-Technologien bieten zusammen mit dem digitalen Zwilling eine intuitive Umgebung für Tests, Analysen und Simulationen, bevor die Neugestaltung älterer industrieller Automatisierungssysteme in Angriff genommen wird.
Schlussfolgerung
Angesichts der Tatsache, dass etwa die Hälfte der industriellen Automatisierungssysteme weltweit mit Cyberangriffen und der zunehmenden Integration von IIoT-Geräten in den Produktionsstätten konfrontiert ist, kann die Rolle der industriellen Cloud nicht hoch genug eingeschätzt werden. Aus diesem Grund beabsichtigen die Interessenvertreter der Industrie, den Einsatz von Cloud-Computing-Technologie von 2020 bis 2021 um 45 % zu erhöhen. Bei richtiger Implementierung wird die industrielle Cloud dazu beitragen, die Herausforderungen, denen industrielle Automatisierungssysteme derzeit gegenüberstehen, zu reduzieren und die perfekte Plattform für die Übernahme von Industrie 4.0-Automatisierungsmodellen zu bieten.
