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Intelligente Kontrollgeräte in den Gehäusen und Schränken, wie das Rittal Computer Multi Control (CMC) III, können die Überwachung vernetzter Komponenten übernehmen

Industrie 4.0: Evolution nur mit starker IT-Infrastruktur

01 Angesichts von Industrie 4.0 gewinnt das Rechenzentrum im Unternehmen zunehmend an Bedeutung

02 Stark vereinfacht könnte man sagen, dass Industrie 4.0 eine IP-Adresse für jedes noch so kleine Element in der Fertigungsstraße, bis hinunter zur 24-VStromversorgung auf der Hutschiene, nach sich zieht

03 Für größere Racksysteme, die Komponenten im 19- Zoll-Format aufnehmen, bietet Rittal seine Liquid-Cooling-Package-Produktreihe (LCP) an

04 Das modulare, standardisierte Rechenzentrum Rimatrix S von Rittal unterstützt die Anforderung von Unternehmen nach mehr Agilität und Skalierbarkeit

Selbstkonfigurierende Maschinen, intelligente Produkte, automatische Fertigungsumstellung – die Prozesselemente von Industrie 4.0 klingen nach Science-Fiction. Wie sie genau aussehen sollen, wird gerade entwickelt. Bis zu diesem Umsetzungsgrad werden auch noch viele Jahre vergehen, dennoch müssen schon jetzt Unternehmen pragmatisch in die Fertigung der Zukunft investieren. Denn eines haben sie alle gemeinsam: Sie brauchen Daten. Daher ist eine zuverlässige und hoch verfügbare IT-Infrastruktur, die große Datenmengen sicher verarbeitet, besonders wichtig.

Industrie 4.0 mag noch ein Begriff sein, der nicht eindeutig definiert ist. Unbestritten ist er aber ein Synonym für Kostensenkung in Produktionsprozessen. Die grundlegenden Inhalte drehen sich um Flexibilisierung, Beschleunigung und Transparenz. Es geht darum, die traditionell starren, auf eine einzige Funktion ausgerichteten Fertigungssysteme mithilfe von digitaler Kommunikation flexibler zu gestalten. Gleiches gilt unter anderem für Arbeitsprozesse, Personalressourcenplanung, Teilemanagement und Logistik. Stark vereinfacht könnte man sagen, dass Industrie 4.0 eine IP-Adresse für jedes noch so kleine Element in der Fertigungsstraße, bis hinunter zu 24-V-Stromversorgung auf der Hutschiene, nach sich zieht. Die Informationstechnik macht nicht mehr bei der CNC-Steuerung halt, sondern macht sie und unzählige weitere Elemente zum Teil der Firmen-IT. So sollen hochflexible Produktionsprozesse entstehen, die in Echtzeit überprüft und gesteuert werden können. Schon heute nutzen in Deutschland 15 % aller mittelständischen Fertigungsunternehmen dezentral vernetzte, selbststeuernde Produktionsprozesse – Industrie 4.0 par Excellence. Dies geht aus einer aktuellen Umfrage der unabhängigen Marktforschungs- und Beratungsfirma Pierre Audoin Consultants (PAC) im Auftrag der Freudenberg IT hervor. Die deutschen Early Adopters von Industrie 4.0 sind vor allem unter Automobilzulieferern mit einer Unternehmensgröße von 500 Mitarbeitern aufwärts zu finden. Als Bremsklötze bei der Umsetzung werden vor allem IT-Sicherheitsprobleme, fehlende Normen und Standards sowie der hohe Qualifizierungsbedarf gesehen, wie eine Studie des VDE ergab. Doch auch wenn die „intelligente Fabrik“ im Moment noch vage definiert ist, tun Unternehmen gut daran, die Basis für eine stärkere Vernetzung auf der Produktionsebene zu schaffen: eine Basis, die sowohl skalierbar und damit flexibel ist, als auch die notwendige Verfügbarkeit garantieren kann. Denn eines ist klar: Je stärker in der Produktion Funktionen genutzt werden, die auf Vernetzung beruhen, desto wichtiger wird es sein, das Netz zuverlässig und in jeder Anspruchssituation bereitzustellen sowie den bestmöglichen physischen Schutz zu gewährleisten. Sehr hohe Verfügbarkeit ist genauso untrennbar mit Industrie 4.0 verbunden wie Sensoren und ein Netzwerkanschluss in jedem Endgerät.

Solide Basis erforderlich
Zur Infrastruktur gehören aktive Komponenten, wie Switche, aber auch das komplette Portfolio an weiteren Netzwerkbestandteilen: Gehäuse- und Schranksysteme sowie die notwendigen Kühl- und Klimaanlagen und deren Überwachung. Zuverlässige und zukunftsweisende Konzepte müssen eine solide Basis haben. Die IT-Umgebung wird sich ausweiten: Intelligente Geräte stecken dann in jedem Maschinen- und Hallenverteiler. Die Daten und Verbindungen dieser Systeme müssen etwa in heißen und staubigen Produktionsumgebungen genauso geschützt werden wie die Informationen in den 19-Zoll- Schränken im Rechenzentrum. Es ist daher entscheidend, schon die Kleingehäuse bei den Produktionsanlagen mit in das Schutzkonzept aufzunehmen. Sie müssen zuverlässig gegen elektromagnetische Einstrahlung abgeschirmt sein, was nur mit hochwertigen Kabeleinführungen möglich ist. Zudem müssen sämtliche Gehäuse Vibrationen zuverlässig widerstehen und natürlich Staub, Schmutz und Flüssigkeiten abhalten, wie es etwa der Server- und Netzwerkschrank TS IT von Rittal mit der Schutzart IP55 gewährleistet. Die Stromverteilung ist ebenfalls ein relevantes Thema. Die raue Produktionsumgebung stellt hohe Ansprüche an eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Spannungsversorgung. Stabile Schienensysteme stellen nicht nur die Versorgung sicher, sondern sind durch ihre hohe Kapazität in der Lage, mit den Anforderungen zu wachsen und den steigenden Strombedarf durch Industrie 4.0 Szenarien abzudecken.

Stärkerer Fokus auf sichere Gehäusetechnik
Gehäuse für Netzwerkkomponenten, die in der Maschinenhalle positioniert sind, haben das gleiche Anforderungsprofil. Wichtig ist auch, dass unterschiedliche Kabelmedien sicher eingeführt und im Inneren verlegt werden können. Bei den großen Distanzen, die normalerweise in Produktionshallen überbrückt werden müssen, kommen häufig Glasfaserkabel zur Anbindung an die nächste Verteilerstufe zum Einsatz. Diese Kabel erfordern relativ große Biegeradien, die eingehalten werden müssen. Sobald aktive Netzwerkkomponenten in den Gehäusen eingebaut sind, wird auch die Kühlung oder Klimatisierung ein Thema, denn es gilt, einen Maschinenstillstand durch Überhitzung und damit einhergehende Produktionsausfälle zu vermeiden. Durch die Dichtigkeit der Gehäuse wird es schwieriger, Abwärme einfach über einen Lüfter nach außen zu transportieren. Nicht in jedem Fall ist das über Filter und intelligent angebrachte Auslässe möglich. Dann müssen Kühlsysteme zum Einsatz kommen, die die Wärme am Ort der Entstehung aufnehmen, über ein Kühlmedium abtransportieren und an einer anderen Stelle an die Umgebung abgeben. Für größere Racksysteme, die Komponenten im 19-Zoll-Format aufnehmen, bietet Rittal seine Liquid-Cooling-Package-Produktreihe (LCP) an, die sowohl Wasser als auch ein Kältemittel zur Wärmeabfuhr verwendet und durch verschiedene Bauformen in jede Systemumgebung passt. Traditionell ist Verfügbarkeit das höchste Gut in der produzierenden Industrie. Unternehmen haben ihre IT-Strategien bislang ausschließlich auf maximale Uptime ausgerichtet. Verfügbarkeit ist gleichbedeutend mit Sicherheit. Doch Industrie 4.0 wird auch diese eingeschränkte Sichtweise aufbrechen. Vernetzte Sensoren und Aktoren bis in jede Maschine hinein bieten zwar viele Möglichkeiten, um genau die Ziele von Industrie 4.0 – Kostensenkung, Rationalisierung und dauerhafte Wettbewerbsfähigkeit – zu erreichen. Individualisierte Produktion, schnelle Konfigurationswechsel und bisher unerreichte Kontrolle über Aufwände, Zeiten und Verbräuche sind möglich. Doch eine Vernetzung ist keine Einbahnstraße. Wenn die Kontrolle über die Komponenten in die falschen Hände gerät, können große Schäden die Folge sein. Ein Market Paper der Techconsult GmbH ermittelte, dass bislang nur ein gutes Viertel der mittelständischen Unternehmen eine eigenständige IT-Security-Strategie hat, sie überprüft und regelmäßig aktualisiert. Gut die Hälfte behandelt IT-Security nur im Rahmen der allgemeinen IT- Strategie und ein Fünftel der Unternehmen ist noch dabei, die IT-Security-Strategie zu entwickeln. Hier besteht Handlungsbedarf, der über klassische IT-Sicherheitsmaßnahmen, wie Firewalls, hinausgeht. Die vernetzten Komponenten in der Produktionsumgebung müssen überwacht werden, nicht nur in Bezug auf Umgebungsparameter, wie zu hohe Temperaturen oder Feuchte, sondern auch auf unerlaubte Zugriffe hin. Intelligente Kontrollgeräte in den Gehäusen und Schränken wie das Rittal Computer Multi Control (CMC) III können diese Aufgabe übernehmen und weitere Informationen aus der Produktionsebene an eine zentrale Instanz liefern. Darüber hinaus lassen sich über die eingebauten Schaltkontakte des CMC III auch Vorgänge aktiv auslösen und Türverriegelungen betätigen.

Rechenzentrum wird zum Dreh- und Angelpunkt
Für das Rechenzentrum im Unternehmen bedeutet das eine Ausweitung der Aufgaben. Die von Industrie-4.0-Komponenten erfassten Daten müssen gespeichert und durch Anwendungen verarbeitet werden. Zusammen mit Informationen von Zulieferern und anderen Unternehmensdaten entwickeln sich die Dienste des Rechenzentrums zum Dreh- und Angelpunkt des Unternehmens. Wie eine Untersuchung des Marktforschungsunternehmens IDC im Auftrag von Rittal ergab, werden diese Veränderungen auch hauptsächlich bei den eigenen Rechenzentren stattfinden. Zwar würden 60 % der Unternehmen die neuen Anforderungen gerne mit Kapazitäten aus der Public oder Hybrid Cloud umsetzen, schrecken jedoch vor den Risiken zurück. On-Premise-Rechenzentren rücken in der IT-Strategie wieder in den Vordergrund, um die Veränderungen umzusetzen, die Industrie 4.0 und andere Trends, wie Big Data und Mobile Computing, mit sich bringen werden. Laut der IDC-Untersuchung liegt heute das durchschnittliche Alter der Rechenzentren mittelständischer Unternehmen bei 6,9 Jahren. Modulare Rechenzentren wie Rimatrix S von Rittal können eine effektive Modernisierung schnell vorantreiben, denn das Konzept für ein modulares, standardisiertes Rechenzentrum unterstützt die Forderung von Unternehmen nach mehr Agilität und Skalierbarkeit. So lassen sich neue Systeme schnell in Betrieb nehmen und neue Vorschriften rasch umsetzen. Rittal adressiert mit Rimatrix S genau diese Anforderungen. Vorgedachte, vorzertifizierte Module bieten eine hohe Planungssicherheit und eine einfache Einbindung in die jeweilige bauseitige Kundensituation. Das komplette Rechenzentrum setzt sich aus standardisierten Komponenten zusammen: Eine definierte Anzahl an TS-IT-Server- und Netzwerkrahmengestellen, die Klimatisierung, die Stromversorgung und -absicherung sowie das Monitoring bilden gemeinsam ein Servermodul. Rimatrix S verfügt über sechs oder neun Server- und Netzwerkrahmengestelle, wobei sich die Module zu größeren Einheiten zusammenfügen lassen. Mit dem System erhält der Kunde ein Rechenzentrum, dessen einzelne Komponenten bereits durch den TÜV Rheinland vorzertifiziert sind. Diese Vorzertifizierung einzelner Module erfordert einen stabilen, auditierten Produktionsprozess, der gewährleistet, dass die geforderten Produkteigenschaften hinsichtlich Effizienz, Performance und Sicherheit eingehalten werden. Die Endzertifizierung kann erfolgen, wenn das Rechenzentrum in die Kundeninfrastruktur eingebunden wurde. Das modulare, standardisierte Rechenzentrum hat eine einzige Artikelnummer und ist innerhalb von sechs Wochen lieferbar – eine direkte Folge der hohen Standardisierung der Servermodule. Die Betriebskosten sind im Vorfeld kalkulierbar, weil Rittal ein definiertes Leistungsversprechen für den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) abgibt. Werden die Servermodule zusammen mit einer Kühleinheit von Rittal genutzt, ist ein PUE von bis zu 1,15 garantiert. Sowohl der Rechenzentrumsneubau als auch Erweiterungen bereits bestehender Rechenzentren sind mit Rimatrix S schnell und einfach möglich – für eine moderne, zukunftsfähige IT-Infrastruktur im Zeitalter von Industrie 4.0. (mh)

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Autoren:
Jörg Kreiling ist Abteilungsleiter Produktmanagement IT bei Rittal in Herborn. kreiling.j@rittal.de

Kerstin Ginsberg ist PR-Referentin IT bei Rittal in Herborn. ginsberg.k@rittal.de