Rund um die Marke Prime Cube bietet Schubert System Elektronik industrielle Lösungen in den Bereichen Bedienen, Visualisieren, Beobachten und Steuern (Quelle: Schubert System Elektronik)
Die Gerhard Schubert GmbH ist Experte für die Entwicklung von modularen Verpackungsmaschinen und eine treibende Kraft bei innovativen Technologien und Verpackungslösungen. Schon früh erkannte das Unternehmen, dass künftig die Vernetzung und das Erfassen der Daten jeder Maschine sowie deren Systemkomponenten einen mehrwertschöpfenden Nutzen für den Kunden bringen. Doch Datenerfassung und -speicherung allein reichen nicht aus. Beim Thema Big Data müssen große Datenmengen analysiert und lokal oder in der Cloud verarbeitet werden. Um dafür Kundenvertrauen aufzubauen, ist die Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten essenziell.
Anforderungen an eine Edge-Computing-Lösung
Damit nicht alle Daten zur Analyse in die Cloud transferiert werden müssen, hat sich in den letzten Jahren mehr und mehr das Edge-Computing etabliert. Hier werden Daten am Netzwerkrand – also an der Edge – vorverarbeitet und nur die relevanten Daten in die Cloud weitergeleitet. Eine entsprechende Lösung stand auch bei der Gerhard Schubert GmbH auf dem Plan. Dabei wurden als Anforderungen an die zu entwickelnde Edge-Computing-Lösung gestellt:
- Die Hard- und Softwarelösung muss in die bestehende HMI- und Steuerungsinfrastruktur integriert werden können.
- Aus Sicherheitsgründen darf es nur eine zentrale Schnittstelle zur Maschine geben (für Remote-Zugriffe von außen und Vor-Ort-Zugriffe).
- Alle wichtigen Maschineninformationen müssen autark auf dem System gesammelt und gespeichert werden.
- Das Security-Konzept gegen unerlaubte Zugriffe über die Geräteschnittstellen muss mehrfach abgesichert sein.
- Der Datenzugriff darf nur über ein soft- und hardwareseitiges Bestätigungskonzept erfolgen.
- Der Anlagenbetreiber hat zu 100 % die Hoheit über die Verbindung.
- Die Rechnerperformance muss für Auswertungen der
- Maschinendaten und Analyse-Applikationen ausgelegt sein
- Die Software-Applikationen müssen so realisiert werden, dass separate Verwaltung und Update-Fähigkeit möglich sind.
- Die Systemarchitektur muss getrennte Bereiche für die IT- und die Maschinenseite (OT) zur Trennung der Kommunikationsnetze und Applikationen aufweisen.
- Das Systemkonzept muss für künftige zu integrierende SaaS-Modelle oder eine Erweiterung der Funktionalität vorbereitet sein.
Zum damaligen Zeitpunkt war keine Edge-Computing-Lösung am Markt verfügbar, die diese Anforderungen umfassend erfüllte. Deshalb wurde im Jahr 2019 in Zusammenarbeit mit der Unternehmenstochter Schubert System Elektronik GmbH und dem Sicherheitsspezialisten genua GmbH der hochsichere Maschinen-Server GS.Gate entwickelt.
Die Herausforderung
Die Aufgabe für Schubert System Elektronik bestand zum einen darin, diese Kundenanforderungen in einem Konzept umzusetzen und zum anderen, drei weitere wichtige Aspekte zu berücksichtigen: Transparenz, Flexibilität und Offenheit.
Transparenz im Edge-Computing ist auch für den Anlagenbetreiber einer Verpackungsmaschine ein wichtiges Merkmal. Es dürfen nur Daten nach außen gegeben werden, mit denen der Anlagenbetreiber einverstanden ist. Dies schützt sein Know-how und seinen Wettbewerbsvorteil. Gleichzeitig wird Vertrauen in die Lösung aufgebaut. Bei einer Inbetriebnahme kann direkt geklärt werden, welche Daten zur Verfügung stehen müssen, damit eine durch den Hersteller unterstütze Wartung ermöglicht und somit die Verfügbarkeit der Anlage erhalten bzw. verbessert wird.
Hohe Flexibilität ermöglicht eine einfache Systemanpassung an unterschiedliche Einflüsse. Zu nennen ist das Reagieren auf verschiedene IT-Umfelder und Policies, um eine einfache Integration der Anlage beim Betreiber zu ermöglichen. Damit einher gehen auch die Skalierbarkeit und Plattformunabhängigkeit der Lösung. Das System kann auf Hardware-Ebene schnell auf unterschiedliche Leistungsanforderungen angepasst werden. Dies verbessert Zuverlässigkeit und Effizienz. Es ist sichergestellt, dass nicht zu viele Leistungsreserven aufgebaut werden (kostenintensiv), aber auch nicht zu wenige zur Verfügung stehen (Verfügbarkeit des Systems und Stabilität unter Laufzeit).
Des Weiteren benötigen Hersteller ein offenes System, damit die eigenen Software-Entwicklungsumgebungen, die Infrastruktur oder Versionen und Libraries größtenteils weiter genutzt werden können.