OT-Demonstrator zeigt, wie Architekturen künftig aussehen können

Vernetzung im IIoT OT-Demonstrator zeigt, wie Architekturen künftig aussehen können

15.07.2021Autor: Melanie Staudacher

Für eine noch effizientere Produktion müssen Maschinen und Anlagen besser miteinander kommunizieren. Doch wie soll man in riesigen Netzwerken den Überblick behalten und Geräte sicher vernetzen? Dafür hat Baramundi mit dem OT-Demonstrator eine Lösung entwickelt.

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baramundi software AG

Fraunhofer IGCV

Dell Technologies

ITANCIA GmbH

SCHNEIDER ELECTRIC GMBH

Der OT-Demonstrator von Baramundi stellt vernetzte Produktionsumgebungen strukturiert dar.
(Bild: Maxim_Kazmin - stock.adobe.com)

Das Industrial Internet of Things (IIoT) verspricht durch die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie die Produktivität zu verbessern. Das soll erreicht werden, indem produzierende Unternehmen ihre Ressourcen effizienter nutzen.

Damit das funktioniert, müssen die Anlagen effektiver miteinander kommunizieren. Dafür wiederum müssen Unternehmen nicht nur die durchgängigen Netzwerke innerhalb der Produktionsumgebungen ausbauen, sondern auch den bisherigen Grad der Vernetzung weiterentwickeln.

Soll das gelingen, muss die IT-Infrastruktur sicher sein, damit die Produktion ständig und zuverlässig verfügbar ist. Denn mittlerweile ist nicht mehr nur die klassische IT von Cyberangriffen betroffen. Auch die Operational Technology (OT) braucht Schutz.

Die Anforderungen an eine funktionierende Produktion sind hoch.

Allerdings ist die Vernetzung sehr komplex und ihr Ausbau verlangt von den Verantwortlichen einiges an Abstraktionsvermögen.

Deshalb hat der Augsburger Softwarehersteller Baramundi gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) einen Demonstrator gebaut, der hilft, die Kernelemente der OT in der vernetzten Produktion anschaulich zu erklären.

Aufbau nach dem PERA-Modell

Die Ebenen des PERA-Modells
(Bild: Baramundi)

Peter Meivers, Senior Product Manager bei Baramundi, erklärt, wie der Demonstrator funktioniert: „Der Demonstrator ist nach dem von der verarbeitenden Industrie anerkannten PERA-Modell strukturiert. Er zeigt im Kleinen die verschiedenen Ebenen, aus denen sich ein IIoT-Netzwerk zusammensetzt. Angefangen auf der Ebene Operations und Control befinden sich Beispiele typischer Endgeräte, wie Industrie-PC, Netzwerkswitch und Barcode Scanner für das Lagerwesen. Auf der Ebene darunter, der Basic Control, gibt es die Maschinensteuerungen. Unter diesen befindet sich wiederum die unterste Ebene, Process, auf der sich als Beispiel ein Antriebsstrang befindet.“

Was ist das PERA-Modell?

Die Purdue Enterprise Reference Architecture (PERA) ist ein Modell, das Unternehmensarchitekturen darstellt.

In der OT wird PERA eingesetzt, um zum einen alle Endgeräte zu erfassen. Zum anderen enthält PERA eine demilitarisierte Zone (DMZ). Die DMZ ist ausschließlich für Server zuständig, auf die von außen zugegriffen werden soll. Mithilfe von Firewalls fungiert sie als Sicherheitspuffer, der verhindert, dass Unberechtigte oder Viren in das interne Netzwerk gelangen.

Diese greifbare Darstellung soll helfen, die komplexe Infrastruktur und deren Interaktionen für Unternehmen verständlich zu machen. Der Demonstrator vermittelt, wo sich welche Geräte befinden, welches Inventar Unternehmen nutzen können. Zudem sehen sie, welche Maßnahmen der IT-Sicherheit, zum Beispiel Netzwerktrennungen und Firewalls, eingebaut sind.

Wie funktioniert der OT-Demonstrator in der Praxis?

Peter Meivers, Senior Product Manager bei Baramundi, erläutert die Funktionsweise des OT-Demonstrators. — (Bild: Baramundi)

Das Ziel von Baramundi ist es, mit dem OT-Demonstrator die Unterschiede von verschiedenen OT-Umgebungen und welchen Einfluss Geräte aufeinander haben, aufzuzeigen. Meivers erläutert die Analyse des Aufbaus und der Verbindungen an einem konkreten Beispiel.

Auf Level 2, der Area Control, befindet sich ein Human Machine Interface (HMI). Dieses steuert den Servoumrichter auf Level 0, der Process-Ebene. Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) auf Level 1, Baramundi nutzt die Siemens Simatic S7, verbindet die Ebenen miteinander.

HMI, SPS und Servoumrichter kurz erklärt

HMI: Ein Human Machine Interface ist der Teil einer Maschine, mit dem der Mensch interagiert und an dem er eingreifen kann. Das reicht von simplen Alltagsgegenständen wie dem Lenkrad – die HMI, um das Auto zu steuern – bis hin zu hochleistungsfähigen, komplexen Systemen.

SPS: Eine speicherprogrammierbare Steuerung ist eine Hardware-Komponente, die programmiert und eingesetzt wird, um eine Anlage oder Maschine zu regeln und zu steuern. SPS finden sich sich vor allem in Härteprüfmaschinen, Spritzgussmaschinen und vollautomatischen Produktionsanlagen.

Servoumrichter: Ein Servoumrichter ist Teil eines Servoantriebes. Dieser regelt elektronisch die Lage, Geschwindigkeit oder das Moment einer Maschine. Der Servoantrieb besteht aus einem Elektromotor, einem Servoumrichter sowie Schritt-, Gleichstrom-, Wechselstrom-, Synchron- und Asynchronmotoren. Mehr über den Servoantrieb lesen Sie hier.

Kennen Unternehmen die Verbindungen und wie sie einander beeinflussen, können sie Schwachstellen entdecken. Für Meivers gehören die Informationen über Sicherheitslücken zu einem effektiven Risikomanagement.

Integrieren Unternehmen den OT-Demonstrator in ihre Sicherheitsplattform, kann dieser die aufgezeigten Risiken je nach Bedarf auch automatisch beseitigen.