Die Nachrüstung bestehender Systeme birgt viele besondere Herausforderungen. Die Planung einer modernen Strategie für das Datenmanagement kann bei der Arbeit mit veralteter Ausrüstung knifflig, aber keinesfalls unmöglich sein.Nicht jeder Automatisierungsingenieur hat die Möglichkeit, mit einem komplett neuen Projekt zu beginnen. Manchmal besteht die Herausforderung darin, neue Hardware in ein System mit bestehender, veralteter Ausrüstung zu integrieren. Damit diese Integration gelingt, muss das Entwicklungsteam das Datenflussmanagement sorgfältig planen, um Datensilos und eine instabile Infrastruktur zu vermeiden – zwei der häufigsten Probleme bei der Arbeit mit bestehenden Systemen.Herausforderungen des bestehenden SystemsVor der Neugestaltung eines bestehenden Systems müssen in der Planungsphase verschiedene Aufgaben und Fragen geklärt werden. Zunächst wird die aktuelle Infrastruktur mithilfe eines Auditsystems bewertet. Anschließend werden die Datenflüsse analysiert, um festzustellen, wohin die Daten gesendet werden und ob diese Ziele geeignet sind oder angepasst werden müssen. Danach werden die Risiken analysiert, die mit sensiblen oder anfälligen Altsystemen verbunden sind, die weiterhin betrieben werden müssen. Gleichzeitig werden die Sicherheitsmaßnahmen verstärkt, um zu verhindern, dass diese Systeme zu potenziellen Einfallstoren für Cyberangriffe werden.Durchführung eines SystemauditsBevor Geräte ausgetauscht oder in neue Hardware, Software, Infrastruktur und zugehörige Ressourcen investiert wird, ist der erste Schritt bei der Entwicklung eines Datenflussmanagementsystems die Durchführung eines Systemaudits. Dieses Systemaudit ermöglicht es den Entwicklungsingenieuren, die bereits vorhandene Hardware, die implementierten Datenstrukturen und Protokolle sowie mögliche Integrationsprobleme zu ermitteln.Eine gründliche Prüfung umfasst sämtliche Hardware- und Softwaresysteme, die Teil des aktualisierten, umfassenden Datenflussmanagementsystems sein werden. Kaum etwas ist problematischer, als erst spät im Prozess festzustellen, dass ein älteres Hardwareteil nicht mit dem neuen System kompatibel ist – insbesondere, wenn dies bei anderen Designentscheidungen im Vorfeld möglich gewesen wäre.Wohin fließen die Daten aktuell?Es ist wahrscheinlich, dass das bestehende Automatisierungssystem bereits Daten in irgendeiner Form erfasst und speichert und so den Produktionsprozess optimiert. Allerdings sind ältere Systeme oft stückweise aufgebaut, wobei Komponenten zu unterschiedlichen Zeitpunkten, von verschiedenen Anbietern und in unterschiedlichem Aktualisierungszustand hinzugefügt wurden.Für diese Systeme ist es wichtig zu verstehen, wohin die Daten gesendet und wie sie verwendet werden. So kann die neue Strategie jedes einzelne Datum prüfen und feststellen, ob es notwendig ist, ob es an einen anderen Ort gesendet werden sollte und wie es sich in das modernisierte, einheitliche System einfügt.In manchen Fällen sollte der Datenfluss vertikal erfolgen. Das bedeutet, dass Daten entlang der Hierarchie von der operativen Ebene zu den IT-Systemen fließen, um dort für übergeordnete Entscheidungen und zur Erreichung der KPIs zu dienen. In anderen Fällen sollte der Datenfluss horizontal erfolgen. Horizontaler Datenfluss bezeichnet den Datenaustausch zwischen Maschinen oder Systemen derselben Ebene, um eine effektive Wartungsplanung und die Beseitigung von Engpässen zu ermöglichen.Wie sollten Daten übertragen werden?Eine der größten Herausforderungen beim Datenflussmanagement bestehender OT/IT-Systeme ist die Festlegung der Datenübertragungsmethode. Idealerweise nutzen alle Hardwarekomponenten offene Plattformen und dieselben Protokolle, um eine einfache Integration zu gewährleisten. Die Realität sieht jedoch deutlich komplexer aus. Bestehende Systeme verwenden häufig ältere oder proprietäre Hardware, uneinheitliche Protokolle und ähnliche Probleme. Es gibt verschiedene gängige Ansätze zur Integration der Datenübertragung.OPC-UA ermöglicht den Datenaustausch zwischen OT-Hardware- und Softwaresystemen. Es bietet sichere, plattformunabhängige Kommunikationsmethoden für komplexe Datenstrukturen und -modelle. OPC-UA wird typischerweise für die Punkt-zu-Punkt-Datenübertragung eingesetzt.Eine weitere Strategie ist die Verwendung von Message Queueing and Telemetry Transport (MQTT). In diesem System werden Daten nicht als Punkt-zu-Punkt-Verbindung behandelt, sondern nach dem „Publish-Subscribe“-Modell. Sensoren erzeugen und veröffentlichen Daten, und Geräte, die diese Daten benötigen, können den Datendienst abonnieren. MQTT ist zudem plattformunabhängig und eignet sich hervorragend für Umgebungen mit geringer Bandbreite und Fälle, in denen manche Geräte häufiger Datenaktualisierungen benötigen als andere. Edge-Gateways können in der Nähe von älterer Hardware platziert werden, um die Daten in das MQTT-Format zu konvertieren. Dadurch fungiert die ältere Hardware effektiv als MQTT-Datenveröffentlicher.SQL-Datenbanken sind ein weiteres beliebtes Werkzeug zur Datenverwaltung. Sie eignen sich hervorragend zur Archivierung von Daten in bestimmten Formaten, beispielsweise von Werkzeugmetriken über mehrere Rechner hinweg. Im Problemfall kann die Datenbank aufgerufen und die archivierten Daten analysiert werden. SQL-Datenbanken sind optimal für die langfristige Datenspeicherung geeignet und weniger empfehlenswert für Streaming-Daten und schnelle Prozesssteuerungsentscheidungen. Sie sind besonders nützlich, wenn die Daten eine klar definierte Struktur oder Vorlage aufweisen.REST-APIs verwenden einen ähnlichen Ansatz wie das Publish/Subscribe-Modell. Sie eignen sich ideal für die Erstellung von Bediener-Dashboards, da die API Daten abfragt und dem Benutzer nur die relevanten Daten anzeigt. Basierend auf HTTP lassen sie sich problemlos in Cloud-Dienste integrieren, sind hochgradig anpassbar und unterstützen mehrere Geräte. Sie sind zwar nicht optimal für große Datensätze und häufige Abfragen ausgelegt, ermöglichen aber die übersichtliche Darstellung von Kennzahlen.Es gibt Middleware und DataOps-Lösungen, die als zentrale Schnittstelle für das Routing, die Konvertierung und die Steuerung des Datenflusses fungieren. Diese Softwarepakete sind in der Regel als Standardlösungen erhältlich und müssen nicht intern entwickelt werden.Es geht nicht darum, einen universellen Ansatz für die Datenübertragung zu finden, sondern vielmehr einige oder alle dieser Techniken so einzusetzen, wie sie den Geschäftsanforderungen des Unternehmens entsprechen. MQTT in Verbindung mit Edge Computing bildet dabei möglicherweise das Rückgrat, während SQL-Datenbanken archivierte Daten für Maschinenmetriken verwalten.Minimierung unnötiger Auswirkungen auf bestehende Geräte und SystemeÄltere Geräte, wie beispielsweise ältere SPSen, ermöglichen möglicherweise keine schnellere Abfrage und Datenkonvertierung direkt im System. Es mag zwar eines Tages der Fall sein, dass diese Systeme aus den Anlagen verschwinden, aber da sie in der Regel stabil laufen, ist es ratsam, sie weiter zu betreiben, anstatt sie zu ersetzen.Hier kann Edge Computing seinen entscheidenden Vorteil bieten. Der Edge-Computer befindet sich in unmittelbarer Nähe des Endgeräts und konvertiert dessen Daten von proprietären, veralteten Formaten in ein deutlich einfacher zu integrierendes Format. Im Hintergrund wird der Datentransfer sauberer und organisierter gestaltet, ohne dass sich die Benutzeroberfläche bzw. die Benutzererfahrung (UI/UX) ändern muss. Dashboards können unverändert bleiben, sodass keine Schulungen für Endbenutzer in neuer Software erforderlich sind.Mit Ignition! lassen sich HMIs und Dashboards, selbst von älteren Geräten, portabel machen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Inductive Automation.Eine mögliche Methode, die allerdings mit Risiken verbunden ist, besteht darin, Daten aus SCADA-Systemen zu erfassen und diese mithilfe von OPC-UA plattformunabhängig zu verarbeiten. Dies kann effektiv sein, sofern das SCADA-System nicht bereits voll ausgelastet ist. Unter Umständen ist die Einrichtung und Konfiguration eines zusätzlichen SCADA-Servers erforderlich, was zwar kein Hindernis darstellt, aber dennoch berücksichtigt werden sollte.Systemsicherheit gewährleistenDie Entwicklung einer Datenflussmanagementstrategie bedeutet mehr Sicherheit, da die Bedrohungsabwehr in das System integriert werden kann. Dies gilt selbst dann, wenn ein Altsystem noch nie Ziel eines Angriffs war.Edge Computing fügt eine neue Sicherheitsebene hinzu, die ältere Geräte schützt und eine zusätzliche Barriere zwischen Bedrohungen und dem System schafft. Es ermöglicht sichere, schreibgeschützte Zugriffspfade, die in früheren Konfigurationen nicht verfügbar waren. Der gezielte Einsatz von Firewalls und Netzwerksegmentierung trägt ebenfalls zum Schutz der Systemressourcen bei.Für weitere InformationenDas Ziel der Integration und Organisation des Datenflusses über bestehende Systeme hinweg besteht letztlich darin, Daten dorthin zu übertragen, wo sie benötigt werden, um optimierte Geschäftsentscheidungen zu ermöglichen. Die Daten sollten die Systementwicklung bestimmen, nicht die Software oder Hardware, auch wenn die Systementwickler unter Umständen praktische Einschränkungen der jeweiligen Komponenten berücksichtigen müssen.Die jüngsten Entwicklungen im Bereich Edge Computing ermöglichen eine einfachere Datenkonvertierung und intelligentere, effizientere Strategien für das Datenflussmanagement. Um zu erfahren, wie Sie eine neue Strategie für das Datenflussmanagement entwickeln und gleichzeitig die Systemintegrität mit bestehenden Geräten gewährleisten können, wenden Sie sich an die Experten von Inductive Automation. Das Team verfügt über jahrelange Erfahrung in der Entwicklung integrierter Datenflussmanagementsysteme und unterstützt Sie dabei, alle technischen Details zu verstehen, damit Ihre Anlage optimal funktioniert.
