Die OT-Edge: Wie ein Prozessleitsystem autonome Abläufe ermöglicht

Claudio Fayad, Chief Technology Officer des Aspen Technology Geschäftsbereichs von Emerson, leitet die technologische Ausrichtung für industrielle Software, einschließlich KI. Er erklärt, wie die moderne OT-Edge als Rückgrat der modernen Automatisierung dient und zugänglichere Daten sowie robustere Rechenleistung vom intelligenten Feld bis zur Cloud ermöglicht. 

 

Was ist die OT-Edge?  

Wenn Sie zehn Personen nach ihrer Definition von „die Edge“ fragen, erhalten Sie wahrscheinlich zwölf Antworten. Aber in der Betriebstechnologie (OT) gibt es eine neue, feldspezifische Definition, welche die Automatisierungstransformation beschleunigt.

 

Warum das wichtig ist

Ältere Automatisierungsarchitekturen wurden für statische Kontrolle und nicht für KI und kontinuierliche Optimierung entwickelt. Die OT-Edge dreht dieses Modell um: Sie entkoppelt die Steuerung vom Feld, verlagert die Rechenleistung näher an die Anlagen und vereinheitlicht den Datenfluss. So werden Echtzeiteinblicke und autonome Entscheidungen in großem Maßstab ermöglicht.

In den letzten vier Jahrzehnten haben Unternehmen stark in Automatisierungstechnologie investiert, um die Produktionseffizienz und Sicherheit zu verbessern und einen besseren Überblick über den Zustand der Anlagen zu erhalten. Die traditionelle Automatisierungsarchitektur war relativ einfach aufgebaut: Sensoren und Ventile im Feld waren über kabelgebundene E/A mit einem zentralen Steuerungssystem oder anderen funktionsspezifischen Softwaresystemen verbunden, z. B. für Zuverlässigkeit und Sicherheit. Die Struktur dieser Technologiearchitektur war im letzten Jahr ungefähr die gleiche wie vor 40 Jahren. Es gab nur eine wesentliche Veränderung in der Computerplattformtechnologie und diese fand Mitte der 1990er Jahre statt.

Die Nachfrage nach mehr verwertbaren Informationen aus mehr Anwendungen, die schneller an mehr Menschen geliefert werden, führt zu einem revolutionären Umdenken in der Automatisierungsarchitektur. Das Rückgrat dieser neuen Architektur ist die OT-spezifische Edge, wo neue Technologien die Daten sicherer und freier zugänglich machen, die Rechenleistung auf alle Ebenen des Betriebs übertragen, sowohl vor Ort als auch außerhalb, und gleichzeitig das Management der ständig wachsenden Technologiedichte vereinfachen. 

 

Sieben Trends, die zeigen, wie OT Edge das On-Premises-Computing neu definieren wird

1.  Entkopplung von E/A und Controller

Diese massive Transformation der Feldkonnektivität vereinfacht die Verbindung von Feldgeräten mit Systemen. Die CHARMS-Technologie von Emerson war die erste ihrer Art, die diese Möglichkeit bot. Bald wird Ethernet-APL diesen Weg fortsetzen und die Leistungsfähigkeit von Ethernet nutzen, um E/A vom Leitsystem zu entkoppeln. Ethernet-Äquivalente aktueller Protokolle bringen mehr Datentypen in das Leitsystem und direkt in die Cloud-Analyse. 

2. Hyperkonvergenz

Hyperkonvergenz macht die Erweiterung bzw. Neukonfiguration der Leitsystemkapazität einfacher und kostengünstiger.  Neue Steuerungskapazität kann jetzt in der Hälfte der Zeit bereitgestellt werden, mit einer wesentlich einfacheren Technologiepräsenz, niedrigeren Vorlaufkosten sowie höherer Geschwindigkeit und Flexibilität.

3. Softwaredefinierte Regelung

Heutzutage ist ein Prozessleitsystem (Distributed Control System, DCS) mit Hardware-Controllern ausstattet, die extreme Temperatur-, Feuchtigkeits- und Vibrationsbedingungen bewältigen können. Allerdings ist dies nur bei ca. 25 % der Anwendungen wirklich erforderlich. Die meisten Controller-Hardwarekomponenten sind sicher in Steuerschränken untergebracht oder in klimatisierten Räumen aufgestellt. Die softwaredefinierte Regelung befähigt Anwendende, Steuerungssoftware und -hardware unabhängig auszuwählen und nach Bedarf zu skalieren. Dies bietet Flexibilität bei der Bereitstellung und beim Systemmanagement, ohne Kompromisse bei Determinismus, Genauigkeit oder Systemintegrität einzugehen.   

4. Software-Containerisierung

Durch die Entkopplung von Softwarefunktionen vom Betriebssystem können leichtgewichtige Software-Container einfacher in einer Infrastruktur bereitgestellt werden. Dies bietet mehr Flexibilität und Sicherheit für Computerarchitekturen und bei der Datennutzung. Die Verteilung der Arbeitslast kann Engpässe verringern und den Zugriff auf Softwarefunktionen dort erweitern, wo sie benötigt werden. 

5. Vereinheitlichung der Data Fabric – Aufbrechen von Silos

Um Daten für mehr Anwendungen, einschließlich Cloud-Analysen, einheitlicher zugänglich zu machen, ist eine einheitliche Data Fabric erforderlich, die über die gesamte OT-Edge hinweg bereitgestellt wird. Eine einheitliche Data Fabric, die durch verteilte Standarddatenmodelle und Datenintegrationstools wie Inmation von AspenTech ermöglicht wird, hilft dabei, das intelligente Feld mit der Cloud zu verbinden. Dabei werden kontextbezogene Daten an die richtige Person weitergegeben, unabhängig davon, wo sie sich befindet, und es werden einfachere Analysen und neue Betriebsmodelle mit Expertenunterstützung an jedem Ort ermöglicht. 

6. Integration von IT/OT-Technologie

Da IT und OT mehr zusammenwachsen müssen, um eine sichere Unternehmenskonnektivität und bessere Integration zwischen OT-Systemen und IT-Plattformen zu gewährleisten, fungiert die OT-Edge als Hauptintegrationspunkt zwischen beiden Disziplinen. Diese Konvergenz erleichtert die Bereitstellung von Prozessleitsystemdaten im gesamten Unternehmen mit Technologien wie DeltaV™ Edge Environment von Emerson. 

7. Sicherer, offener Zugang

Herkömmliche Sicherheitslösungen für die Automatisierung beschränken den Datenzugriff innerhalb der Anlagenumgebung. Durch Tools wie den AMS Device Manager Datenserver von Emerson wird ein offenerer und dennoch sicherer Zugriff bereitgestellt. So können externe Fachleute den Zustand der Geräte überwachen und Korrekturmaßnahmen empfehlen, was die Priorisierung und Reaktionszeit der Ressourcen vor Ort beschleunigt. 

Innovationen wie künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, digitale Zwillinge und eingebettete Computertechnik treiben die Nachfrage nach umfangreicheren Datensätzen und einem einfacheren Zugang voran. Zentrale Systeme bieten nicht nur leistungsfähigere Rechenkapazitäten, sondern fast jedes Gerät oder jede Anlage hat jetzt auch die Möglichkeit, softwarebasierte Rechenaufgaben sofort vor Ort auszuführen. Die moderne OT-Edge macht dies möglich. 

 

Reale Auswirkungen

Ein gutes Branchenbeispiel ist die Kraftwerksindustrie. Die weltweiten Netto-Null-Ziele führen zu einer steigenden Nachfrage nach Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Diese Ziele verändern außerdem die Struktur des „Netzes“, da die dezentrale Erzeugung die Nachfrage nach flexibleren Steuerungslösungen ankurbelt. Infolgedessen werden Widerstandsfähigkeit, Flexibilität und Reaktionsfähigkeit unserer Stromnetzinfrastruktur noch wichtiger. Die Ovation™ Grid Edge Lösungen unterstützen die Bereitstellung hochauflösender Netzdaten von Feldgeräten, Prozessleitsystemen und Netzmanagement-Software. Grid-Edge-Controller erweitern die Steuerungsmöglichkeiten über die Leitstelle hinaus und hin zum Feld, wo Geräte wie Spannungsregelsysteme, Leistungsschalter, dezentrale Energiequellen (DER) wie Solaranlagen und Ladegeräte für Elektrofahrzeuge überwacht und geregelt werden müssen. 

 

Die Zukunft der OT-Edge

Fortschrittliche Technologien wie diese helfen Unternehmen dabei, ihre Betriebsmodelle weiterzuentwickeln, und ermöglichen cloudbasierte Unternehmensabläufe und -prozesse, von denen man vor einigen Jahren nur träumen konnte. Die OT-Edge ist das Rückgrat, das dies möglich macht. 

Erfahren Sie mehr über Emerson in „Innovationen in der Automation“.