Transparent Operation

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1 Transparent Operation Datenhandling im Zeitalter von Industrie 4.0 siemens.com

2 Trends und Treiber Vertikale Datenintegration als Kernelement der Digitalisierung Industrie 4.0 Industrial IoT Cloud Digitalisierung? Was sind die Treiber für die Endkunden? Produktionseffizienz durch Produktionstransparenz Kostenreduzierung (Energiekosten) Minimierung von Stillstandszeiten Vertikale Datenintegration von der Feldebene bis zur Cloud Ist die Basis zur Implementierung der digitalen Fabrik Seite 2 Mai 2017

3 ?? Seite 3 Mai 2017

4 Digitalisierung erfordert enge Verzahnung von IT und Produktionsnetzwerk Gestern: Eingeschränkte Interoperabilität Aufkommende Herausforderungen durch steigende Interoperabilität Definierte Schnittstellen um Komplexität zu verringern Office Office Enterprise Office Network Core Production Production Management Operator Interoperabilität Backbone Aggregation Control Field Shop floor / Cell Network Eingeschränkte Kommunikation zwischen Office- und Produktionsnetzwerk Zunehmende Kommunikationsanforderungen führen zu komplexen Netzwerkstrukturen Separierte Netzwerke mit definierten Schnittstellen Seite 4 Mai 2017

5 Die Digitale Fabrik benötigt leistungsstarke Kommunikationsnetzwerke Ein leistungsstarkes Kommunikationsnetzwerk ist der Schlüssel, die erzeugten Datenmengen zu handhaben Vertikale Integration Hohe Geschwindigkeit Echtzeit-Kommunikation Hohes Datenvolumen Große Bandbreite Gesicherte Connectivity Robuste und zuverlässige Komponenten und Netzwerke Horizontale Integration Smart Assets Identifizierungs-Lösungen für die Kommunikation zwischen smarten Objekten Seite 5 Mai 2017

6 Kommunikation Anforderungen durch Digitalisierung Anforderungen an vertikale Datenintegration Anforderungen an Produktionsnetzwerke Gestiegene Sicherheitsanforderungen +21% 40% Jährlicher Anstieg des Datenaufkommens (Ø 12 20) 1 1) Quelle Anteil aller Daten die in der Cloud genutzt werden (n 2020) 1 1) Quelle Höchste Verfügbarkeit Effiziente Inbetriebnahme +300% ( 16 20) 2 Steigende Netzteilnehmer 2) Quelle Schnelle Fehlerbehebung ein leistungsstarkes Netzwerk ist die Basis der Digitalisierung Kommunikation ist zentraler Bestandteil jeder Automatisierung vernetzte Systeme erfordern Schutz vor professionellen Hackern Seite 6 Mai 2017

7 Spezielle Anforderungen an industrielle Netzwerke Core Office Network Ethernet / OPC UA Network Management Use cases for Industrial Networks Remote Service Backbone Aggregation Industrial Ethernet/ OPC UA Shop floor Aggregation Industrial Ethernet/ OPC UA Cell / Machines Profinet / OPC UA Hohe Transparenz im industriellen Netzwerk und allen angeschlossen Teilnehmern Network Security Ganzheitliches Sicherheitskonzept und Portfolio mit security-integrated Network Structure Segmentierte und redundante Architektur für eine verlässliche und effiziente Kommunikation Sicherstellung von verlässlicher Fernwartung zu Automatisierungszellen und Maschinen Industrial Wireless LAN Flexible und sichere Kommunkation über Funk Mobile Applications Einfacher und schneller Zugriff auf Prozessdaten auch von mobilen Endgeräten Zu beachtende Schwerpunkte beim Netzwerk-Design Seite 7 Mai 2017

8 Strukturiertes Netzwerkkonzept zur Verbindung von Automatisierung und IT Core Office Network Ethernet / OPC UA Backbone Aggregation Industrial Ethernet/ OPC UA Shop floor Aggregation Industrial Ethernet/ OPC UA Zelle/ Machinen Profinet / OPC UA Office Netzwerk: Erfüllt Anforderungen aus dem Office Netzwerk IT Anforderungen Backbone Aggregation: Schnittstelle zwischen IT und Produktionsnetzerk überschneidende Funktionalitäten Shop floor Aggregation / Cell Level: Basierend auf Anforderungen von Produktion und Automatisierungszellen: Verlässliche Kommunikation als kritischer Faktor Produktionsanforderungen Empfohlenes Netzwerkkonzept mit 2 separaten Kommunikationsnetzen OPC UA: OPC Unified Architecture (OPC UA) ist ein industrielles Maschine zu Maschine Kommunikationsprotokoll für Interoperabilität zwischen IIoT and Industrie 4.0 Seite 8 Mai 2017

9 Industrial Security Die Siemens Lösung für Netzwerksicherheit Plant security Network security System integrity Seite 9 Mai 2017

10 Netzwerksicherheit Drei Kernaspekte zum Schutz des Netzwerks Core Produktionsebene Büro- Netzwerk Demilitarisierte Zone TIA Portal SCADA Produktions- Backbone VPN Gesicherter Fernzugriff... Zellenschutz... Zelle/ Maschine Netzwerksicherheit direkt in der Automatisierung integriert mit einem Engineering und gehärteten Komponenten Seite 10 Mai 2017

11 Die Fernwartungslösungen von heute benötigen Anforderungen Integration in die vorhandene Infrastruktur Unterschiedliche Kundennetzwerke Zentrale Verwaltung von Geräten und Benutzern ermöglichen Wechselnde Zugriffsrechte Wechselnde Mitarbeiter Anbindung von Serienmaschinen / Außenstandorten mit gleichem IP-Subnetz Anbindung von Bestandsanlagen ohne Anlagenstillstand Zugriff auf herstellerunabhängige Komponenten Seite 11 Mai 2017

12 SINEMA Remote Connect Funktionsprinzip Open VPN -Tunnel SINEMA Remote Connect z.b. Installation auf kundeneigenem PC Maschinennetz IP-Adresse Subnetmaske leer???!!! Router/Gateway SINEMA RC Client Seite 12 Mai 2017

13 SINEMA Remote Connect Geräteverwaltung Jeder Benutzer und jedes Geräte kann ein oder mehreren Gruppen zugeordnet werden Zwischen den Gruppen und innerhalb einer Gruppe werden Kommunikationsbeziehungen festgelegt Gruppe Region1 User1 - Anlage1 - Anlage2 Anlage1 User2 User3 Gruppe Service1 - User1 - User2 - User3 Gruppe Region2 - Anlage3 - Anlage4 - Anlage5 Anlage2 Anlage3 Gruppe Service2 - User4 User4 Anlage4 Gruppe Kunde-Meyer - Kunde Meyer - Anlage5 Kunde Meyer Kunde Meyer Anlage 5 Seite 13 Mai 2017

14 SINEMA Remote Connect die Management Plattform für Remote Networks! gleichzeitiger Zugriff unterschiedlicher Nutzer (z.b. Firma A, Firma B) Aufgabenstellung Fernzugriff auf Maschinen durch SINEMA Remote Connect Benutzerverwaltung Lösung Zentrale Verwaltung der Maschinen und Servicetechniker in SINEMA RC. Zuweisung und Verwaltung von Nutzerrechten und Zugriffsberechtigungen Logging der Zugriffe Vorteile Hohe Transparenz und Sicherheit Fehlervermeidung durch eindeutige Zuordnung der Knowhow Träger zu den jeweiligen Anlagenteilen Transparente IP-Kommunikation Konfigurationsbeispiel SINEMA RC: Remote Service für Sondermaschinenbau Seite 14 Mai 2017

15 Typische Einsatzgebiete von RTU s zum Erkennen/Melden von Zuständen Erkennen von Lecks bzw. Wasserverlust Überwachung von Pumpstationen, Wassertürmen /-speichern, Regenüberlaufbecken Fern-Bestandsüberwachung von Füllständen in Tanks, Silos Überwachung von Bewässerungssystemen in der Landwirtschaft oder Gewächshäusern Erfassung und Überwachung von Füllstand / Pegel / Druck / Durchfluss / Temperatur Zement Talkum Kalkstein Asphaltmischung Kunststoffgranulat Plastikmehl Seite 15 Mai 2017

16 SIMATIC Remote Terminal Unit (RTU) Funktionen Low-Power-Betrieb in drei Betriebsarten Schlafmodus: Alle Eingänge und Kommunikationsfunktionen sind abgeschaltet, Ausgänge halten den letzten Zustand. Aktualisierungsmodus: Ein- und Ausgänge sind aktiv und können abgefragt werden. Kommunikationsmodus: Mobilfunkverbindung und Kommunikation zur Zentrale sind aktiv. Kommunikationsarten Ereignisgesteuerte Alarmierung per SMS oder Loggen historischer Daten mit Zeitstempelung Fernwirkkommunikation zu einer Leitstelle über verschiedene Fernwirkprotokolle: TeleControl Basic, DNP3, IEC , SINAUT ST7 Wake-up von Leitstelle aus über SMS oder Anruf Uhrzeitsynchronisation über NTP-Server, Fernwirkprotokoll oder Mobilfunk-Provider Uhrzeitpufferung bei Ausfall der Stromversorgung Konfiguration, Firmware-Update und Fernwartungszugang über WEB-Browser Versenden von Daten an einen FTP-Server Seite 16 Mai 2017

17 SIMATIC RTU3000C Stromversorgungsoptionen Batterieblock 2 mit max. 3 Batteriemodulen Batterieblock 1 mit max. 3 Batteriemodulen Reiner Batteriebetrieb mit 1 bis 6 Batteriemodulen 6NH3112-3BA00-1XX2 NEU NEU NEU NEU 6NH3112-3BA00-1XX6 6NH3112-3BA00-1XX6 6NH3112-3BA00-1XX2 6NH3112-3BA00-1XX6 6NH3112-3BA00-1XX6 Reiner Akkubetrieb mit Solarpanel Batterie- und Akkubetrieb gemischt Anschluss an Standard- Stromversorgung Batterie- Modul Batterie- Erweiterungs- Modul Batterie- Modul Batterie- Erweiterungs- Modul DC 12-24V Akku Anschluss an Standard- Stromversorgung, Batteriebetrieb als Backup Solarakku Seite 17 Mai 2017

18 Use Case: Überwachung von Messstellen über Ethernet Funk (TCP/IP) Aufgabenstellung Überwachung von Messstellen an entfernten Standorten ohne verfügbare Stromversorgung. Bei Überschreitung bestimmter Grenzwerte soll ein Alarm gesendet werden. Einige Stationen sollen über ein privates Ethernet Funknetz angebunden werden. Lösung Die RTU3000C wird ohne externe Stromversorgung betrieben und sendet an eine Zentrale mit TeleControl Server Basic. Im Falle von vom Benutzer definierten außerordentlichen Ereignissen werden Störmeldungen mit hoher Priorität an die Zentrale gesendet. Die RTU3010C unterstützt die transparente Datenübertragung z.b. Ethernet Funk (TCP/IP) zur Leitstelle über ihre Fernwirkschnittstelle Vorteile Einsatzort unabhängig von externer Spannungsversorgung. Möglichkeit der schnellen Reaktion auf Störungen im Wide Area Network. Verwendung privater Funknetze zur Anbindung von Stationen in Regionen ohne Mobilfunk Abdeckung. Anbindung von Stationen über privaten Ethernet Funk Seite 18 Mai 2017

19 OEM Wie erhalte ich Daten aus dem laufendem Betrieb meiner Maschinen? Seite 19 Mai 2017

20 Cloud Nutzung Motivation für Maschinenbauer und Endkunden End Customer OEM App OEM Motivation Endkunde Reduktion Stillstandszeiten Erhöhung Wartungseffizienz Reduzierung der Total Cost of Ownership Motivation Maschinenbauer Anbieten von Cloud-basierten Services und neuen Geschäftsmodelle Erhöhung der Service Effizienz Minimierung der Ausgaben für Garantiezusagen Zukunftsfähiges Servicegeschäft und Kosten-/Maschinenoptimierung Seite 20 Mai 2017

21 Die innovative Lösung Flexible MindSphere Konnektivitätskonzepte MindSphere SCADA Datenwertigkeit MindConnect FBs MindConnect Gateways S7 OPC UA Field device Field device Offenes Gateway Field device Field device Field device Field device Integrated Connectivity Bspw. MindConnect Funktionsbausteine für S ) Gateway/Network Connectivity MindConnect (Nano, IOT ) IPC/IOT und Connectivity SW 1) SCALANCE und Connectivity SW 1) SCADA Connectivity IPC/PC und Connectivity SW 1) Unternehmens IT Know-How und Infrastruktur Seite 21 Mai ) Ausblick

22 Kontakt Frank Heitmann RC-DE PD PA DCS 5 Franz-Geuer Str Köln frank.heitmann@siemens.com Seite 22 Mai 2017